一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。本发明专利技术以聚合多元醇、异氰酸酯、羟酸化合物、羟基化合物为原料，制备聚氨酯预聚体，经降温、中和、扩链，水分散后引入(甲基)丙烯酸酯、乙烯基类等烯键式单体，在氧化还原引发体系的作用下进一步引发烯键式单体聚合，制得高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。本发明专利技术提供的水性分散体表现出具有更稳定的性能，且应用于涂料中具有更高的触变性，可显著改善其施工性能的同时储藏稳定性和细度也更好。能的同时储藏稳定性和细度也更好。

【技术实现步骤摘要】
一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体及其制备方法


[0001]本专利技术属于水性涂料
，具体涉及一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体及其制备方法。
技术背景
[0002]涂料作为化工领域重要的一个分支，在人类生产生活的各个领域已获得广泛应用。目前，市场上大多为溶剂型涂料，其制备过程需要耗费大量有机溶剂，成膜过程产生大量VOC(挥发性有机物)，既污染环境、又影响人们健康，不符合当今环保理念。相比于溶剂型涂料，水性涂料污染少、VOC含量低、同时无毒、更具安全性。
[0003]水性树脂作为水性涂料主要的材料之一，其中水性聚氨酯
‑
丙烯酸酯(PUA)与聚氨酯(PU)的结构相似，因其分子结构中含有丙烯酸酯官能团和氨基甲酸酯基团，固化后材料兼具聚氨酯的耐擦伤性、耐冲击性、耐溶剂性和优良的机械性能，以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，已经在涂料、胶粘剂等领域获得广泛应用。然而，市场上大多数水性聚氨酯丙烯酸酯触变性低，而其在汽车涂料领域应用中对触变性具有更高的要求，难以满足其施工性能。
[0004]关于聚氨酯丙烯酸酯的专利已有许多记载。专利CN 105602514 A公开了一种阳离子性无有机溶剂无乳化剂聚氨酯
‑
聚丙烯酸酯微乳液的制备方法。其主要以惰性乙烯基单体替代有机助溶剂，进行异氰酸酯合聚合物多元醇聚合，制得聚氨酯预聚体，经降温、中和、水分散后引入适量功能性单体，在水溶性偶氮引发剂得作用下进一步引发乙烯基单体的聚合所得。专利CN106795266A公开了一种水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合分散体。其通过在至少一种聚氨酯存在下至少一种丙烯酸聚合物的自由基聚合获得。而关于高触变型聚氨酯丙烯酸酯的专利鲜有记载。
[0005]为此，基于上述的国家环保要求和应用需求，本专利技术从水性丙烯酸酯改性聚氨酯的合成角度出发，对聚氨酯链段、聚丙烯酸酯链段进行结构设计，并通过以环氧改性的胺类化合物化学键合及物理共混的方式，开发得到一种新型高触变水性聚氨酯丙烯酸酯水性分散体。该分散体作为一种新型的、高性能的基本材料，是一种乳液粒径大小位于1
‑
1000nm之间，具有分子内交联结构的乳液粒子，不仅可以显著改善涂料的流变性能，同时成膜物兼具有出色的耐磨性、对基材的附着力、出色的柔韧性、硬度、耐化学性、光稳定性和耐侯性等。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的之一是在于提供一种适用于涂料领域的高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体，该分散体无有机溶剂、无乳化剂，能有效避免溶剂型涂料所导致的环境问题。
[0007]同时，与现有技术已知的聚氨酯丙烯酸酯分散体相比，不仅具有更高的触变性和流变性，施工性能优异，而且其所制得的涂层表现出出色的耐磨性、对基材的附着力、柔韧性、耐化学性、光稳定性和耐侯性。
[0008]本专利技术的目的之二的是提供一种高触变聚氨酯丙烯酸酯水性分散体的制备方法。
[0009]所述方法涉及制备聚氨酯丙烯酸酯水性分散体所需原料环氧改性的胺类化合物的制备方法。
[0010]为了实现本专利技术的目的之一，
[0011]本专利技术提供了一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，按分散体总重量为基准计，其包括以下组分：
[0012][0013]其中，所述聚氨酯
‑
丙稀酸树脂为：
[0014]至少一环氧改性的胺类化合物A，所述环氧改性的胺类化合物A由具有至少一个胺基基团胺类化合物A1与具有至少一个环氧基基团的环氧化合物A2反应制得；
[0015]至少一聚合多元醇B，所述聚合多元醇B具有至少两个羟基基团；
[0016]至少一羟基化合物C，所述羟基化合物C具有至少两个羟基基团；
[0017]至少一羟酸化合物D，所述羟酸化合物D具有至少一个羧基或磺酸根基团，和至少两个羟基基团；
[0018]至少一醇胺化合物E，所述醇胺化合物E具有至少一个叔胺、伯胺或仲胺基团和至少一个羟基基团；
[0019]至少一胺类化合物F，所述胺类化合物F具有至少一个伯胺或仲胺基团；
[0020]至少一多异氰酸酯G，所述多异氰酸酯G具有至少一个异氰酸酯基团；
[0021]至少一(甲基)丙烯酸酯单体H，所述(甲基)丙烯酸酯单体H具有至少一个可聚合双键；
[0022]至少一乙烯基单体I，所述乙烯基单体I具有至少一个可聚合双键。
[0023]在本专利技术的一个优选实施例中，所述胺类化合物A1为氨水、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二甲基戊二胺、1，6
‑
己二胺、水合肼、乙二胺、1
‑2‑
和1，3
‑
二氨基丙烷、异弗尔酮二胺、1，3
‑
和1，4
‑
苯二甲胺、4，4
‑
二氨基二环己基甲烷、二甲基乙二胺、聚醚胺中的任意一种或多种。
[0024]在本专利技术的一个优选实施例中，所述环氧化合物A2为聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、环氧丙烷、环氧乙烷、缩水甘油、邻苯二甲酸缩水甘油酯中的任意一种或多种。
[0025]在本专利技术的一个优选实施例中，所述聚合多元醇B为分子量介于400
‑
4000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二醇、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己内酯二醇、聚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、聚醚酯多元醇、二聚体聚酯多元醇、脂肪酸二聚体二醇中的任意一种或多种。
[0026]在本专利技术的一个优选实施例中，所述羟基单体C为乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、新戊二醇、1,5
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、2
‑
乙基
‑2‑
丁基
‑
1,3
‑
丙二醇、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇、2,4
‑
二乙基
‑
1,5
‑
戊二醇、1
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、3
‑
甲基
‑
1,6
‑
己二醇、4
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、1,9
‑
壬二醇、4
‑
甲基
‑
1,7
‑
庚二醇、5
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷或三羟甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，按分散体总重量为基准计，其特征在于，其包括以下组分：其中，所述聚氨酯
‑
丙稀酸树脂为：至少一环氧改性的胺类化合物A，所述环氧改性的胺类化合物A由具有至少一个胺基基团胺类化合物A1与具有至少一个环氧基基团的环氧化合物A2反应制得；至少一聚合多元醇B，所述聚合多元醇B具有至少两个羟基基团；至少一羟基化合物C，所述羟基化合物C具有至少两个羟基基团；至少一羟酸化合物D，所述羟酸化合物D具有至少一个羧基或磺酸根基团，和至少两个羟基基团；至少一醇胺化合物E，所述醇胺化合物E具有至少一个叔胺、伯胺或仲胺基团和至少一个羟基基团；至少一胺类化合物F，所述胺类化合物F具有至少一个伯胺或仲胺基团；至少一多异氰酸酯G，所述多异氰酸酯G具有至少一个异氰酸酯基团；至少一(甲基)丙烯酸酯单体H，所述(甲基)丙烯酸酯单体H具有至少一个可聚合双键；至少一乙烯基单体I，所述乙烯基单体I具有至少一个可聚合双键。2.如权利要求1所述的一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，其特征在于，所述胺类化合物A1为氨水、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二甲基戊二胺、1，6
‑
己二胺、水合肼、乙二胺、1
‑2‑
和1，3
‑
二氨基丙烷、异弗尔酮二胺、1，3
‑
和1，4
‑
苯二甲胺、4，4
‑
二氨基二环己基甲烷、二甲基乙二胺、聚醚胺中的任意一种或多种；所述环氧化合物A2为聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、环氧丙烷、环氧乙烷、缩水甘油、邻苯二甲酸缩水甘油酯中的任意一种或多种。3.如权利要求1所述的一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，其特征在于，所述聚合多元醇B为分子量介于400
‑
4000的聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二醇、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己内酯二醇、聚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、聚醚酯多元醇、二聚体聚酯多元醇、脂肪酸二聚体二醇中的任意一种或多种。4.如权利要求1所述的一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，其特征在于，所述羟基单体C为乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、新戊二醇、1,5
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、2
‑
乙基
‑2‑
丁基
‑
1,3
‑
丙二醇、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇、2,4
‑
二乙基
‑
1,5
‑
戊二醇、1
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、3
‑
甲基
‑
1,6
‑
己二醇、4
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、1,9
‑
壬二醇、4
‑
甲基
‑
1,7
‑
庚二醇、5
‑
甲基
‑
1,8
‑
辛二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷或三羟甲基乙烷中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，其特征在于，所述羟酸化合物D为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的至少一种；所述醇胺化合物E为2
‑
氨基乙醇，、单羟基单胺、2
‑
氨基乙醇、2
‑
甲基氨基乙醇、3
‑
氨基丙醇、二羟基单胺、2
‑
氨基
‑
1，3
‑
丙二醇，乙二醇胺、二异丙醇胺中的任意一种或多种。6.如权利要求1所述的一种高触变水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，其特征在于，所述胺类化合物F为乙二醇双2
‑
氨基乙基醚、乙二醇双(3
‑
胺丙基)醚、二甘醇双(2
‑
氨丙基)醚、乙二胺、1
‑2‑
和1，3
‑
二氨基丙烷、异弗尔酮二胺、2，2，4
‑
和2，4，4
‑
三甲基
‑
1，6
‑
己二胺的异构体混合物、2
‑
甲基
‑
1，5
‑
戊二胺、二亚乙基三胺、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄胜，王晓杰，张子健，吴纯超，
申请(专利权)人：上海金仕迈树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：