一种具有持久固色作用的涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有持久固色作用的涂料。这种涂料使用的聚合物胶乳中的两个相近的‑NH‑基团可以与颜料中具有C＝O和/或＝N‑和/或‑O‑基团产生强氢键作用和络合作用，可以将有机颜料稳定在胶粒的疏水部分，使得在持续的强光照的情况下，涂料仍可以长时间保持固色。

【技术实现步骤摘要】
一种具有持久固色作用的涂料及其制备方法
本专利技术公开了一种具有持久固色作用的涂料。这种涂料使用的聚合物胶乳可以将有机颜料稳定在胶粒的疏水部分，在持续的强光照的情况下，涂料可以实现长时间固色。
技术介绍
随着人们的生活水平的提高，对居住环境的装修风格的要求也日益多变，多变的装修风格需要搭配不同颜色的内/外墙涂料。如何使彩色涂料的色彩更加持久也成为日益突出的问题。一般来讲，无机颜料的耐光性和耐候性比有机颜料好，但是有机颜料色谱范围更加广泛具有鲜艳的颜色，明亮的色调和高着色力。因而，提高有机颜料的耐光性和耐候性成为重点。专利CN107641397A公开了一种防褪色涂料及其制备方法，将薁磺酸钠和阳离子聚烷基胺固色剂搭配使用，并且要求水性丙烯酸乳液的粒径不大于30nm，具有明显的局限性。专利CN109423100A公开了颜料复合粒子、包含其的耐候涂料及耐候结构，该结构的特点为：具有硅氧键的交联结构与多个有机颜料粒子的共价键结产物，且有机颜料粒子分散于交联结构中，实现了有机颜料的固色，但是有机颜料的种类具有局限性。目前，尚未有通过使用聚合反应制备具有固色作用的聚氨酯丙烯酸酯的报道。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种可以稳定有机颜料的聚合物胶乳的制备方法，该胶乳中使用了含有两个-NH2基团的脂肪族胺类聚合单体，且该脂肪族胺类单体的主碳链上的碳原子数小于等于5且无支链或者支链为甲基基团。聚合物胶乳中相近的两个-NH-基团可以与颜料中具有C＝O和/或＝N-和/或-O-基团产生强氢键作用和络合作用，从而将有机颜料稳定在胶粒的疏水部分。本专利技术还提供了利用上述胶乳制备的固色涂料。本专利技术采用的技术方案如下：第一个方面，提供一种具有持久固色作用的聚合物胶乳，其组成包括(A)、(B)、(C)，其中：(A)异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，包括如下组分制备：S1、至少一种二异氰酸酯单体，其加入量占10-45wt％，优选15-30wt％；S2、至少一种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，具有600-3000g/mol的平均分子量，优选800-2000g/mol的平均分子量，其加入量占40-80wt％，优选55-75wt％；优选地，组分S1与S2的摩尔比为2:1-5:1，更优选3:1-4:1；S3、含有两个-NH2基团的脂肪族二胺类，该脂肪族二胺类的主碳链上的碳原子数小于等于5且无支链或者支链为甲基基团，加入量占0.05-10wt％，且S3中2-甲基戊二胺占60wt％以上；S4、至少一种含有活泼氢的小分子多元醇扩链剂，具有30-200g/mol的分子量，其加入量占0-10wt％，优选0.1-5wt％；S5、至少一种含有活泼氢的阴离子型亲水扩链剂，加入量占1-10wt％，优选2-8wt％；S6、至少一种叔胺中和剂，其加入量占1-8wt％，优选3-6wt％；其中，S1、S2、S3、S4、S5、S6中各组分的加入量均基于S1、S2、S3、S4、S5、S6的重量之和；(B)溶解稀释异氰酸酯封端的预聚物的组分，包括如下组分：S7、至少一种(羟基)丙烯酸酯单体和一种沸点低于100℃的有机溶剂。(羟基)丙烯酸酯单体为异氰酸酯封端预聚物(A)质量的0.1-0.9倍，优选0.3-0.7倍，有机溶剂为异氰酸酯封端预聚物(A)质量的0.6-1.2倍；(C)引发剂，包括如下组分：S8、至少一种氧化剂与至少一种还原剂组成的自由基引发剂组合，其加入量均占(羟基)丙烯酸酯单体组分质量的0.05-0.3wt％，优选0.1-0.2wt％。优选地，组分S1所述的二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，优选异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；优选地，组分S2所述二元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇-丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二元醇和聚己二酸新戊二醇酯-1,6-己二醇酯二元醇中的一种或多种，优选分子量1000的聚己二酸新戊二醇酯二元醇。优选地，组分S4所述的小分子多元醇包括1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种，优选使用1,4-丁二醇。优选地，组分S5所述的阴离子型扩链剂选自具有羧酸基团的二羟基化合物，优选二羟甲基丙酸、酒石酸、二羟甲基丁酸、N,N-二羟甲基马来酰胺酸中的一种或多种，更优选二羟甲基丙酸。优选地，组分S6所述中和剂包括三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种，优选N,N-二甲基乙醇胺。优选地，组分S7中所述(羟基)丙烯酸酯单体表示丙烯酸酯单体和/或羟基丙烯酸酯单体，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种，优选甲基丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯；所述的沸点低于100℃的有机溶剂包括丙酮和/或丁酮，优选丙酮。优选地，组分S8中的氧化剂包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢中的一种或多种，还原剂包括保险粉、吊白块、亚硫酸氢钠和异抗坏血酸中的一种或多种，自由基引发剂优选为叔丁基过氧化氢和保险粉的组合。上述聚合物胶乳的制备方法可以采用本领域的常规方法，在一种具体的实施方式中，包括以下步骤：(1)将S1、S2、S4、S5以及S7中的部分有机溶剂混合反应，生成预聚物；(2)向预聚物中加入其它S7进行溶解稀释，得到稀释后的预聚物；(3)向步骤(2)产物中加入S6进行中和反应，加水剪切分散得到异氰酸酯封端的水性聚氨酯-丙烯酸酯混合乳液，然后加入S3扩链；(4)向步骤(3)产物中加入S8引发聚合，得到水性聚氨酯-丙烯酸酯粗乳液；(5)对步骤(4)的粗乳液脱溶剂得到水性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物胶乳产品。本专利技术方法中，步骤(1)所述的反应条件为在75-85℃反应，反应至NCO到达理论值；所述的“S7中的部分有机溶剂”是指在制备预聚物时加入部分的有机溶剂，以利于反应的进行，具体加入量可由本领域技术人员根据实际情况确定；步骤(2)所述的溶解稀释条件为温度50-60℃，时间8-10min；步骤(3)中，优选对S5进行100％中和；步骤(4)所述的聚合温度为30-35℃，聚合时间为1-2h；步骤(5)所述的脱除溶剂条件为减压蒸馏。通过上述制备方法得到的水性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物胶乳固含量优选在30-50％，更优选在40-50％。所述的水性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物胶乳的平均粒子尺寸优选在80-400nm，更优选在100-250nm。本专利技术所述的水性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物胶乳可作为涂料组分进行应用，可应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有持久固色作用的聚合物胶乳，其组成包括(A)、(B)、(C)，其中：/n(A)异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，包括如下组分制备：/nS1、至少一种二异氰酸酯单体，其加入量占10-45wt％；/nS2、至少一种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，具有600-3000g/mol的平均分子量，其加入量占40-80wt％；/n优选地，所述S1与S2的摩尔比为2:1-5:1；/nS3、含有两个-NH

【技术特征摘要】
1.一种具有持久固色作用的聚合物胶乳，其组成包括(A)、(B)、(C)，其中：
(A)异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，包括如下组分制备：
S1、至少一种二异氰酸酯单体，其加入量占10-45wt％；
S2、至少一种聚醚二元醇和/或聚酯二元醇，具有600-3000g/mol的平均分子量，其加入量占40-80wt％；
优选地，所述S1与S2的摩尔比为2:1-5:1；
S3、含有两个-NH2基团的脂肪族二胺类，该脂肪族二胺类的主碳链上的碳原子数小于等于5且无支链或者支链为甲基，加入量占0.05-10wt％，且S3中2-甲基戊二胺占60wt％以上；
S4、至少一种含有活泼氢的小分子多元醇扩链剂，具有30-200g/mol的分子量，其加入量占0-10wt％；
S5、至少一种含有活泼氢的阴离子型亲水扩链剂，加入量占1-10wt％；
S6、至少一种叔胺中和剂，其加入量占1-8wt％；
其中，S1、S2、S3、S4、S5、S6中各组分的加入量均基于S1、S2、S3、S4、S5、S6的重量之和；
(B)溶解稀释异氰酸酯封端的预聚物的组分，包括如下组分：
S7、至少一种(羟基)丙烯酸酯单体和一种沸点低于100℃的有机溶剂；
(C)引发剂，包括如下组分：
S8、至少一种氧化剂与至少一种还原剂组成的自由基引发剂组合，加入量均占(羟基)丙烯酸酯单体组分质量的0.05-0.3wt％。


2.根据权利要求1所述的聚合物胶乳，其特征在于，组分S1所述的二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；和/或：
组分S2包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇-丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二元醇和聚己二酸新戊二醇酯-1,6-己二醇酯二元醇中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的聚合物胶乳，其特征在于，组分S4所述的小分子多元醇包括1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种；和/或：
组分S5选自二羟甲基丙酸、酒石酸、二羟甲基丁酸、N,N-二羟甲基马来酰胺酸中的一种或多种；和/或：
组分S6选自三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的聚合物胶乳，其特征在于，组分S7中所述(羟基)丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种，(羟基)丙烯酸酯单体为异氰酸酯封端预聚物(A)质量的0.1-0.9倍；所述的沸点低于100℃的有机溶剂包括丙酮和/或丁酮，用量为异氰酸酯封端预聚物(A)质量的0.6-1.2倍；
组分S8中的氧化剂包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢中的一种或多种，还原剂包括保险粉、吊白块、亚硫酸氢钠和异抗坏血酸中的一种或多种。


5.一种制备权利要求1-4任一项所述聚合物胶乳的方法，包括：
(1)将S1、S2、S4、S5以及S7中的部分有机溶剂混合反应，生成预聚物；
(2)向预聚物中加入其它S7进行溶解稀释，得到稀释后的预聚物；
(3)向步骤(2)产物中加入S6进行中和反应，加水剪切分散得到异氰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪晓晓，景传明，邓俊英，王海梅，纪学顺，孙家宽，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37