本发明专利技术涉及涂饰材料技术领域，提供了一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，包括：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含烯丙基硫醚基的扩链剂混合反应得到第一混合液；将第一混合液与含羟基的丙烯酸酯单体混合反应得双键封端的聚氨酯预聚物；将双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂，后稀释至固含为20～30％得第二混合液，将第二混合液与丙烯酸酯单体混合乳化后与引发剂溶液混合反应。一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，采用上述方法制得。一种具有自修复性能的涂饰材料，包括上述水性聚氨酯丙烯酸酯分散体和光引发剂。该涂饰材料在紫外光照下具有较好的自修复性能。
Waterborne polyurethane acrylate dispersion, preparation method and self-repairing coating material
【技术实现步骤摘要】
水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法、具有自修复性能的涂饰材料
本专利技术涉及涂饰材料
，具体而言，涉及水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法、具有自修复性能的涂饰材料。
技术介绍
聚氨酯具有优良的力学性能，优异的耐寒性、耐磨性和弹性，但其耐高温性、耐候性、耐水解性能较差，聚丙烯酸酯具有较好的光泽、耐水性和耐户外老化性的特性，但硬度大、附着性、柔韧性差。利用聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)性能上的互补，通过丙烯酸酯对聚氨酯树脂进行改性，可获得性能优异的聚氨酯-丙烯酸酯复合材料，水性聚氨酯丙烯酸酯被称为第四代水性聚氨酯。聚氨酯-丙烯酸酯复合材料可用于涂覆于物品表面以增强物物品表面的硬度以延长物品的使用寿命，但长时间使用后物品表面会出现划痕或裂纹等，影响美观。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法，旨在提供一种与光引发剂混合使用后在紫外光照下具有自动修复裂纹和划痕功能的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。本专利技术还提供了一种具有自修复性能的涂饰材料，其涂覆于物品表面，在紫外光照条件下具有自动修复裂痕的性能。本专利技术是这样实现的：一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，包括：聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体，二异氰酸酯中异氰酸酯基的物质的量与聚酯多元醇或聚醚多元醇中羟基的物质的量之比为8～11：1；第一混合液的制备：将聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含烯丙基硫醚基的扩链剂混合反应得到第一混合液，第一混合液中包括含烯丙基硫醚基的异氰酸酯封端的预聚物，降粘溶剂的用量占第一混合液的质量的5～15％，亲水扩链剂的用量占第一混合液的质量的6～8％，含烯丙基硫醚基的扩链剂占第一混合液的质量的6～10％；双键封端的聚氨酯预聚物的制备：测第一混合液中异氰酸酯基的含量，将与第一混合液中相等物质的量的含羟基的丙烯酸酯单体与第一混合液混合反应得双键封端的聚氨酯预聚物；乳化液的制备：将双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂，得到末端含双键的水性聚氨酯分散体，将端含双键的水性聚氨酯分散体稀释至固含为20～30％得第二混合液，将第二混合液与丙烯酸酯单体混合乳化得到乳化液，丙烯酸酯单体的质量为第一混合液质量的0.5～2倍；终产物的制备：将乳化液与引发剂溶液混合反应得到含有动态烯丙基硫醚基的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，引发剂溶液中的引发剂占含羟基的丙烯酸酯单体和丙烯酸酯单体总量的0.15～0.7％。一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，采用上述的制备方法制得。一种具有自修复性能的涂饰材料，包括光引发剂和上述的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，光引发剂的量占光引发剂配合使用具有自修复性能的涂饰材料的质量的0.1～1％，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的其制备方法，由于采用合理的制备方法及制备原料制得使得该分散体与光催化剂混合使用具有以下优点：1.在紫外光的作用下具有动态可逆性的烯丙基硫醚基键合入含主链和/或侧基氢键的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体中，利用烯丙基硫醚基在光的作用下强的动态可逆性及氢键的非动态共价可逆性，从而获得在光的刺激下具有自动修复细微裂纹及划痕的功能。2.含有两种具有动态可逆性的元素(烯丙基硫醚基和氢键)，能够起到动态可逆性的叠加效果，具有较单一动态可逆性更好的动态性能，可以获得更加优异的自修复效果。3.通过含烯丙基硫醚基的原料如含烯丙基硫醚基的聚酯或聚醚二元醇，小分子二元醇、小分子二元胺扩链剂等将烯丙基硫醚基引入聚氨酯中，简单、方便、可行。本专利技术通过上述设计得到的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，由于采用本专利技术提供的方法制得，因此该分散体与光催化剂混合使用后在紫外光照下具有较好的自动修复裂纹和划痕的功能。本专利技术提供通过上述设计得到的具有自修复性能的涂饰材料，由于包括本专利技术提供的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，因此其涂覆于物体表面在在紫外光照下具有较好的自动修复裂纹和划痕的功能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法、具有自修复性能的涂饰材料进行具体说明。一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，包括：S1、聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体，二异氰酸酯中异氰酸酯基的物质的量与聚酯多元醇或聚醚多元醇中羟基的物质的量之比为8～11:1。具体地，向反应釜中加入二异氰酸酯和聚酯多元醇，或加入二异氰酸酯和聚醚多元醇，加入的二异氰酸酯和聚酯多元醇中异氰酸酯基与羟基物质的量之比为8～11:1，加入的二异氰酸酯和聚醚多元醇中异氰酸酯基与羟基物质的量之比为8～11:1，使反应釜升温至60～90℃，反应0.5～2.5h，得到聚氨酯预聚体。需要说明的是，在本专利技术中，也可以是先使得反应釜升温至需要的温度，然后再加入二异氰酸酯和聚酯多元醇，或加入二异氰酸酯和聚醚多元醇，其达到的效果与先加料后升温相同。优选地，使反应釜升温至70～85℃，反应1～2h。更优选地，使反应釜升温至80～85℃，反应1～1.5h。S2、第一混合液的制备：将聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含烯丙基硫醚基的扩链剂混合反应得到第一混合液，第一混合液中包括含烯丙基硫醚基的异氰酸酯封端的预聚物，溶剂的用量占第一混合液的质量的5～15％，亲水扩链剂的用量占第一混合液的固含量的6～8％，含烯丙基硫醚基的扩链剂占第一混合液的固含量的6～10％。优选地，含烯丙基硫醚基的扩链剂包括：含有烯丙基硫醚基的多元醇化合物、3-巯基-2-巯甲基-1-丙烯、含烯丙基硫醚基的四羟基化合物和含烯丙基硫醚基的二元硫醇化合物中至少一种。上述扩链剂在制备第一混合液前制备好后立即使用较好。例如，含烯丙基硫醚基的扩链剂为含有烯丙基硫醚基的二元醇化合物，上述二元醇化合物的结构式如下：上述二元醇化合物是以甲醇为溶剂，以甲醇钠为催化剂，将巯基乙醇和3-氯-2-氯甲基-1-丙烯摩尔比为2:1比例混合，在加热条件下反应至少16h得到。该含有烯丙基硫醚基的二元醇化合物是以甲醇为溶剂，以甲醇钠为催化剂，将巯基乙醇和3-氯-2-氯甲基-1-丙烯摩尔比为2:1比例混合，在加热条件下反应至少16h得到。将S1步骤制得的聚氨酯预聚体温度调整至55～85℃，向反应釜中加入降粘溶剂、亲水扩链剂以及含有烯丙基硫醚基的二元醇化合物。反应1～4h得到第一混合液，第一混合液中包括含烯丙基硫醚基的异氰酸酯封端的预聚物。向反应釜中加入的溶剂的用量占第一混合液的质量的5～15％，向反应釜中加入的亲水扩链剂的用量占第一混合液的质量的6～8％，向反应釜中加入的含烯丙基硫醚基的扩链剂占第一混合液的质量的6～10％。优选地，为使得反应效率较高，将S1步骤制得的聚氨酯预聚体温度调整至60～80℃，反应1.5～3.5h。更优选地，反应温度为65～75℃，反应时间为2～3h。优选地，降粘溶剂包括丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氮甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲苯和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，其特征在于，包括：聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体，所述二异氰酸酯中异氰酸酯基的物质的量与所述聚酯多元醇或所述聚醚多元醇中羟基的物质的量之比为8～11：1；第一混合液的制备：将所述聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含烯丙基硫醚基的扩链剂混合反应得到第一混合液，所述第一混合液中包括含烯丙基硫醚基的异氰酸酯封端的预聚物，所述降粘溶剂的用量占所述第一混合液的质量的5～15％，所述亲水扩链剂的用量占所述第一混合液的固含量的6～8％，所述含烯丙基硫醚基的扩链剂占所述第一混合液的固含量的6～10％；双键封端的聚氨酯预聚物的制备：测所述第一混合液中异氰酸酯基的含量，将与所述第一混合液中相等物质的量的含羟基的丙烯酸酯单体与所述第一混合液混合反应得双键封端的聚氨酯预聚物；乳化液的制备：将所述双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂，得到末端含双键的水性聚氨酯分散体，将所述端含双键的水性聚氨酯分散体稀释至固含为20～30％得第二混合液，将所述第二混合液与丙烯酸酯单体混合乳化得到乳化液，所述丙烯酸酯单体的质量为所述第一混合液固含量的0.5～2倍；终产物的制备：将所述乳化液与引发剂溶液混合反应得到含有动态烯丙基硫醚基的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，所述引发剂溶液中的引发剂占所述含羟基的丙烯酸酯单体和所述丙烯酸酯单体总量的0.15～0.7％；优选地，所述降粘溶剂包括丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氮甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲苯和四氢呋喃中至少一种；优选地，所述亲水扩链剂包括双羟甲基丙酸、双羟甲基丁酸、酒石酸、1,2‑丙二醇‑3‑磺酸钠和l,4‑丁二醇‑2‑磺酸钠中至少一种；优选地，聚氨酯预聚体的制备过程中，反应温度为60～90℃，反应时间为0.5～2.5h；更优选地，反应温度为70～85℃，反应时间为1～2h；更优选地，反应温度为80～85℃，反应时间为1～1.5h；优选地，第一混合液的制备过程中，反应温度为55～85℃，反应时间为1～4h；更优选地，反应温度为60～80℃，反应时间为1.5～3.5h；更优选地，反应温度为65～75℃，反应时间为2～3h；优选地，将所述含羟基的丙烯酸酯单体与所述第一混合液混合反应的反应时间为1.0～2.5h，更优选地，反应时间为1～2h；优选地，所述双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化是在转速为1000～2000r/min的条件下乳化，更优选地，转速为1500～2000r/min。...
【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，其特征在于，包括：聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体，所述二异氰酸酯中异氰酸酯基的物质的量与所述聚酯多元醇或所述聚醚多元醇中羟基的物质的量之比为8～11：1；第一混合液的制备：将所述聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含烯丙基硫醚基的扩链剂混合反应得到第一混合液，所述第一混合液中包括含烯丙基硫醚基的异氰酸酯封端的预聚物，所述降粘溶剂的用量占所述第一混合液的质量的5～15％，所述亲水扩链剂的用量占所述第一混合液的固含量的6～8％，所述含烯丙基硫醚基的扩链剂占所述第一混合液的固含量的6～10％；双键封端的聚氨酯预聚物的制备：测所述第一混合液中异氰酸酯基的含量，将与所述第一混合液中相等物质的量的含羟基的丙烯酸酯单体与所述第一混合液混合反应得双键封端的聚氨酯预聚物；乳化液的制备：将所述双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂，得到末端含双键的水性聚氨酯分散体，将所述端含双键的水性聚氨酯分散体稀释至固含为20～30％得第二混合液，将所述第二混合液与丙烯酸酯单体混合乳化得到乳化液，所述丙烯酸酯单体的质量为所述第一混合液固含量的0.5～2倍；终产物的制备：将所述乳化液与引发剂溶液混合反应得到含有动态烯丙基硫醚基的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，所述引发剂溶液中的引发剂占所述含羟基的丙烯酸酯单体和所述丙烯酸酯单体总量的0.15～0.7％；优选地，所述降粘溶剂包括丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氮甲基吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲苯和四氢呋喃中至少一种；优选地，所述亲水扩链剂包括双羟甲基丙酸、双羟甲基丁酸、酒石酸、1,2-丙二醇-3-磺酸钠和l,4-丁二醇-2-磺酸钠中至少一种；优选地，聚氨酯预聚体的制备过程中，反应温度为60～90℃，反应时间为0.5～2.5h；更优选地，反应温度为70～85℃，反应时间为1～2h；更优选地，反应温度为80～85℃，反应时间为1～1.5h；优选地，第一混合液的制备过程中，反应温度为55～85℃，反应时间为1～4h；更优选地，反应温度为60～80℃，反应时间为1.5～3.5h；更优选地，反应温度为65～75℃，反应时间为2～3h；优选地，将所述含羟基的丙烯酸酯单体与所述第一混合液混合反应的反应时间为1.0～2.5h，更优选地，反应时间为1～2h；优选地，所述双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化是在转速为1000～2000r/min的条件下乳化，更优选地，转速为1500～2000r/min。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第一混合液的制备过程中，与所述聚氨酯预聚体混合的还包括小分子扩链剂，所述小分子扩链剂的用量占所述第一混合液的固含量的6～10％，优选地，所述小分子扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、二甘醇、对苯二酚二羟乙基醚、乙二胺、水合肼、联苯胺、乙醇胺、3,5-二乙基甲苯二胺以及3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺中至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为有机过氧化物和无机过氧化物中至少一种；优选地，所述有机过氧化物包括过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱武辉，高圩，杨斯盛，蒲川山，罗时海，
申请(专利权)人：四川达威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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