一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途。环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液包含功能性层状硅酸盐，功能性层状硅酸盐为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和富含羟基的水溶性聚合物复合插层改性的层状硅酸盐。所述制备方法包括步骤：(1)混料：将功能性蒙脱石改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体和水混合均匀，升温，搅拌机搅拌后，自然冷却至室温后得到组分A；(2)将光引发剂、流平剂和水常温搅拌均匀后，得到组分B；(3)混合组分A和组分B，常温下搅拌均匀，静置消泡，避光保存，得到环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。本发明专利技术可用于胶黏剂或涂料。料。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，更具体地，涉及一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，水性聚氨酯丙烯酸酯树脂是近年来发展较快的一种安全、环保的新型"绿色树脂"，随着人们环保意识的增强和环保政策趋紧，低VOC的环保材料水性聚氨酯丙烯酸酯树脂发展前景广阔，已大量应用于涂料、胶黏剂、油墨和风电等领域。但是水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的耐水性、机械强度、耐热性和阻隔性都较差，因此常应用蒙脱石等层状无机硅酸盐填料进行增强改性，但是如何实现层状无机硅酸盐层间距的高度扩展以提高在基体中的分散，以及如何实现聚氨酯丙烯酸酯与层状无机硅酸盐之间的相容性或接枝反应以充分发挥改性作用是本领域研究的方向。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法，增大了蒙脱石等层状硅酸盐的层间距和分散性，层状硅酸盐与聚氨酯丙烯酸酯之间的相容性提高并发生接枝反应，实现了改性后的聚氨酯丙烯酸酯复合材料具有优异的耐水性、机械强度、耐热性和气体阻隔性等性能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，包含功能性层状硅酸盐，所述功能性层状硅酸盐为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和富含羟基的水溶性聚合物复合插层改性的层状硅酸盐。
[0005]进一步地，所述层状硅酸盐为膨润土、滑石粉和蒙脱石的一种或组合；优选蒙脱石。
[0006]进一步地，所述富含羟基的水溶性聚合物为聚乙烯醇。
[0007]进一步地，包含组分A和B；以重量份计，组分A包括：
[0008][0009]组分B包括：
[0010]光引发剂
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5份
[0011]流平剂
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0.2
‑
0.5份
[0012]水
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10份。
[0013]进一步地，所述功能性蒙脱石改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物的制备方法为：(1)按质量份数，称量10
‑
20份钠基蒙脱石，分散于50份水中，先加入2
‑
4份十二烷基三甲基氯化铵，搅拌机中搅拌并加热1
‑
2h，转速500
‑
800转/min，温度70
‑
80℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到初级插层蒙脱石；(2)将上述初级插层蒙脱石分散于50份水中，按质量份数，再加入6
‑
8份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌机中搅拌并加热1
‑
2h，转速500
‑
800转/min，温度60
‑
70℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到次级插层蒙脱石；(3)将上述次级插层蒙脱石分散于浓度6wt％的聚乙烯醇的50份水溶液，搅拌机中搅拌并加热2
‑
3h，转速100
‑
200转/min，温度50
‑
60℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到层状剥离的功能性蒙脱石；(4)将10份所述层状剥离的功能性蒙脱石加入20份第一批次二异氰酸酯中，加热至50
‑
90℃，1
‑
2h后加入与第一批次二异氰酸酯摩尔比为1:1的二元醇和0.1
‑
0.6份的催化剂后，再继续加入20份第二批次二异氰酸酯，最后用羟基丙烯酸酯封端，所述羟基丙烯酸酯与二异氰酸酯总量的摩尔比为0.5
‑
0.55：1；将反应体系升温至80
‑
100℃，反应5
‑
7h，洗涤并干燥，得到功能性蒙脱石改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
[0014]进一步地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或组合；所述二元醇为丁二醇、新戊二醇、己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇和聚己内酯二醇中的一种或组合；所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和三乙醇胺中的一种。
[0015]进一步地，所述丙烯酸酯单体为氨基丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、2
‑
羟基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯中的一种或组合；所述光引发剂为1
‑
羟基
‑
环己基苯甲酮、2，4，6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、二苯甲酮、2，2
‑
二乙氧基苯基乙酮中的一种或组合。
[0016]进一步地，所述流平剂为BYK373、BYK325或BYK331中的任意一种。
[0017]本专利技术还提供了一种如上所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)混料：将功能性蒙脱石改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸酯低聚物、丙烯酸酯单体和水混合均匀，升温至60
‑
65℃，搅拌机以500
‑
800r/min搅拌30min后，自然冷却至室温后得到组分A；(2)将光引发剂、流平剂和水常温搅拌均匀后，得到组分B；(3)混合组分A和组分B，常温下搅拌均匀，静置消泡，避光保存，得到环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。
[0018]本专利技术还提供了一种如上所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的用途，可用于胶黏剂或涂料。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]1、本专利技术先利用十二烷基三甲基氯化铵插层蒙脱石，初步扩大其层间距，然后甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进一步插层，继续扩大层间距，进一步调节层间微环境的极性程度，最后插层聚乙烯醇，赋予蒙脱石的可反应基团
‑
羟基。然后以改性蒙脱石为原位聚合的模板，加入二异氰酸酯，其基团
‑
NCO与有机改性的蒙脱石表面的羟基发生接枝反应，随后依次加入二元醇和二异氰酸酯进行扩链，最后羟基丙烯酸酯封端，制备出蒙脱石充分相容并接枝改性的聚氨酯丙烯酸酯。
[0021]2、本专利技术创造性的结合三个插层剂的不同性质，先利用十二烷基三甲基氯化铵的易插层性，与蒙脱石发生阳离子交换作用，增大蒙脱石的层间距，改变层间的非极性，使其
极性与后续的插层剂接近，利于后续插层剂甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进一步进行阳离子交换而改散有机改性蒙脱石层间微环境，使其具备高活性的甲基丙烯酸基，非极性弱于长链烷基，并可进一步扩大蒙脱石的层间距，然后为聚乙烯醇的插层提供合适的条件，实验发现甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵可提高聚乙烯醇的插层量，并使使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，包含功能性层状硅酸盐，所述功能性层状硅酸盐为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和富含羟基的水溶性聚合物复合插层改性的层状硅酸盐。2.如权利要求1所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，所述层状硅酸盐为膨润土、滑石粉和蒙脱石的一种或组合；优选蒙脱石。3.如权利要求1所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，所述富含羟基的水溶性聚合物为聚乙烯醇。4.权利要求2或3中所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，包含组分A和B；以重量份计，组分A包括：组分B包括：光引发剂
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5份流平剂
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0.2
‑
0.5份水
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10份。5.根据权利要求4所述的环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，其特征在于，所述功能性蒙脱石改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物的制备方法为：(1)按质量份数，称量10
‑
20份钠基蒙脱石，分散于50份水中，先加入2
‑
4份十二烷基三甲基氯化铵，搅拌机中搅拌并加热1
‑
2h，转速500
‑
800转/min，温度70
‑
80℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到初级插层蒙脱石；(2)将上述初级插层蒙脱石分散于50份水中，按质量份数，再加入6
‑
8份甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌机中搅拌并加热1
‑
2h，转速500
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800转/min，温度60
‑
70℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到次级插层蒙脱石；(3)将上述次级插层蒙脱石分散于浓度6wt％的聚乙烯醇的50份水溶液，搅拌机中搅拌并加热2
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3h，转速100
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200转/min，温度50
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60℃，抽滤，去离子水洗涤，干燥，得到层状剥离的功能性蒙脱石；(4)将10份所述层状剥离的功能性蒙脱石加入20份第一批次二异氰酸酯中，加热至50
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90℃，1
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2h后加入与第一批次二异氰酸酯摩尔比为1:1的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘仁晓，王贵，宁丽莎，甘涛，刘斌，罗育权，钟燕凤，张忠燕，雷云萍，金艺花，王莉，
申请(专利权)人：南雄市瑞晟化学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：