一种三嵌段氟硅协同改性水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液及其制备方法，该方法利用双端乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯协同改性聚氨酯，采用分段聚合的方法制备具有三嵌段结构的水性聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
一种三嵌段氟硅协同改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液及其制备方法


[0001]本专利技术属于水性涂料领域，具体涉及一种三嵌段氟硅协同改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液及其制备方法。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)同时兼顾了聚氨酯与聚丙烯酸酯的优点。聚丙烯酸酯具有硬度高、耐腐蚀性、耐光性、生产成本低和耐黄变等优点,而优良的耐磨性、耐候性及弹性是聚氨酯拥有的优异性能，因此WPUA广泛使用在人们生活和工业生产的各行各业。然而WPUA在分子结构上引进一定数量的亲水基团或者亲水能力较强的原子或基团，因此其疏水疏油能力、耐溶剂侵蚀的能力、力学性能较差。采用有机硅氧烷、有机氟基团引入聚氨酯丙烯酸分散体中，利用有机硅氧烷、有机氟基团协同作用，从而达到有机氟硅对聚氨酯丙烯酸酯聚合物的化学修饰作用，使改性后的树脂具有耐高温、防沾污、耐溶剂、耐水性等特殊功能，可以应用于水性木器、玻璃漆、金属，其施工性能和漆膜性能完全能达到同类型溶剂型聚氨酯涂料的标准和要求，能替代同类溶剂型聚氨酯涂料，具有环保、安全的特色，符合当代涂料绿色环保的发展要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种氟硅协同改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液的制备方法，通过双端乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯协同改性聚氨酯，制备三嵌段水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液，以提高普通水性聚氨酯
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丙烯酸酯体系的疏水疏油能力、耐溶剂侵蚀的能力和力学性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，中间为聚氨酯，聚氨酯一端连接有机硅改性聚丙烯酸酯链段，聚氨酯另一端连接有机氟改性聚丙烯酸酯链段。
[0005]一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法，过程如下：
[0006]有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯的制备：将端乙烯基硅氧烷5～20份、丙烯酸酯单体10～30份、溶剂3～7份、乳化剂1～3份、表面活性剂1～3份,交联剂1～3份和去离子水100～300份混合，超声乳化30～50min得到预乳液；在反应容器中加入一部分预乳液，搅拌升温至60～85℃并加引发剂0.1～0.3份，继续搅拌至乳液呈蓝光且温度稳定后，继续滴加剩余的预乳液和引发剂0.2～0.6份，保温反应1～3h后继续滴加水性聚氨酯预聚体100～200份和引发剂0.5～1.5份并保温反应1～3h，得到二嵌段有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液；
[0007]三嵌段氟硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯的制备：将含氟丙烯酸酯10～25份和其他丙烯酸酯单体10～50份混合，得到单体混合液；在有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯体系中，继续滴加单体混合液和引发剂0.3～1.5份，1～2h内滴加完毕后保温反应完全，自然冷
却，用氨水调节pH值至中性，得到三嵌段氟硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯。
[0008]进一步优选，所述端乙烯基硅氧烷是乙烯基封端二甲基聚硅氧烷、1,3
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二乙烯基四甲基二硅氧烷、2,4,6
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三乙烯基
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2,4,6
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三甲基环三硅氧烷、2,4,6,8
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四甲基
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2,4,6,8
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四乙烯基环四硅氧烷中的任意一种。
[0009]进一步优选，所述含氟丙烯酸酯为全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、三氟甲基丙烯酸乙酯、三氟丙烯酸乙酯中的任意一种。
[0010]进一步优选，所述丙烯酸酯单体是丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯中的任意一种。
[0011]进一步优选，所述溶剂为正己烷或正十六烷。
[0012]进一步优选，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸铵、十六烷基苯磺酸钠中的任意一种
[0013]进一步优选，所述表面活性剂为聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基烯丙醚、辛烷基酚聚氧乙烯中的任意一种。
[0014]进一步优选，所述交联剂为N
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羟甲基丙烯酰胺、酸二酰阱、邻甲氧基苯甲酸锌中的任意一种
[0015]进一步优选，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的任意一种。
[0016]进一步优选，所述水性聚氨酯预聚体的制备过程为：将低聚物多元醇5～20份和多异氰酸酯7～25份，加入到反应容器中，在氮气保护下升温至70～90℃。反应3～5h后检测体系中的—NCO含量；待—NCO含量达到理论值时，降温至50～60℃，将亲水性扩链剂0.5～2份和多元醇0.2～0.5份加入后搅拌并升温至60～85℃，并滴加催化剂0.5～2份和丙酮或丁酮7～12份来调节预聚体黏度。反应1～3h后降温至室温，加入三乙胺0.5～2份中和反应15min后，再加入去离子水10～20份，经高速剪切乳化15～30min和减压蒸馏去除溶剂，得到水性聚氨酯预聚体。
[0017]进一步优选，所述低聚物多元醇为聚丙二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇中的任意一种。
[0018]进一步优选，所述多异氰酸酯为2,4
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甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯中的任意一种。
[0019]进一步优选，所述亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸、二氨基苯甲酸中的任意一种。
[0020]进一步优选，所述多元醇为1,4
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丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇中的任意一种。
[0021]进一步优选，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、甲基二乙醇胺中的任意一种。
[0022]本专利技术的有益效果为：首次利用双端乙烯基硅氧烷改性聚丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯协同改性聚氨酯，采用分段聚合的方法制备具有三嵌段结构的水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液。在引入聚丙烯酸酯链段的同时引入有机氟、有机硅基团。不仅聚丙烯酸酯链段有利于提高水性聚氨酯乳液硬度、耐腐蚀性、耐光和耐黄变性能，同时有机氟硅基团大大改善了传统WPUA的耐高温、防沾污、耐溶剂、耐水性等。其中，通过调节有机硅改性丙烯酸酯
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聚氨酯
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有机氟改性丙烯酸酯三嵌段的结构和组成，能够最大限度保留聚氨酯和聚丙烯酸酯的性能优
势，也能提高有机氟硅基团与聚氨酯链段之间相容性和乳液稳定性，有利于形成性能优异且稳定的氟硅改性WPUA乳液。
附图说明
[0023]图1为三嵌段氟硅协同改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯制备工艺流程图。
[0024]图2为三嵌段氟硅协同改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯结构图。
[0025]图中：100
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，其特征是，中间为聚氨酯，聚氨酯一端连接有机硅改性聚丙烯酸酯链段，聚氨酯另一端连接有机氟改性聚丙烯酸酯链段。2.一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法，其特征是，过程如下：有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯的制备：将端乙烯基硅氧烷5~20份、丙烯酸酯单体10~30份、溶剂3~7份、乳化剂1~3份、表面活性剂1~3份,交联剂1~3份和去离子水100~300份混合，超声乳化30~50min得到预乳液；在反应容器中加入一部分预乳液，搅拌升温至60~85℃并加引发剂0.1~0.3份，继续搅拌至乳液呈蓝光且温度稳定后，继续滴加剩余的预乳液和引发剂0.2~0.6份，保温反应1~3h后继续滴加水性聚氨酯预聚体100~200份和引发剂0.5~1.5份并保温反应1~3h，得到二嵌段有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯乳液；三嵌段氟硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯的制备：将含氟丙烯酸酯10~25份和其他丙烯酸酯单体10~50份混合，得到单体混合液；在有机硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯体系中，继续滴加单体混合液和引发剂0.3~1.5份，1~2h内滴加完毕后保温反应完全，自然冷却，用氨水调节pH值至中性，得到三嵌段氟硅改性水性聚氨酯
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丙烯酸酯。3.根据权利要求2所述的一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法，其特征是、所述端乙烯基硅氧烷是乙烯基封端二甲基聚硅氧烷、1,3
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二乙烯基四甲基二硅氧烷、2,4,6
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三乙烯基
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2,4,6
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三甲基环三硅氧烷、2,4,6,8
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四甲基
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2,4,6,8
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四乙烯基环四硅氧烷中的任意一种。4.根据权利要求2所述的一种三嵌段氟硅丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法，其特征是，所述含氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲玲，曾国屏，韩飞，王刚，章芬，陈伟，胡银，
申请(专利权)人：江西省科学院应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：