一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液及制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，包括按重量份计的以下组分：不饱和聚氨酯分散体50～80份，甲基丙烯酸甲酯10～15份，甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸丁酯10～15份，羟基功能单体2～5份，含氟功能单体0.4～2份，磷酸酯反应型乳化剂0.5～2份，引发剂0.1～0.2份，去离子水20～50份，中和剂0.5～3份。本发明专利技术能够在不饱和聚氨酯大分子链上接枝丙烯酸酯、羟基功能单体、含氟类功能单体和磷酸酯反应型乳化剂，进而提高聚氨酯乳液耐候性、耐水性、耐腐蚀性；同时制备过程中采用了新的滴加工艺，使反应更易控制，降低了生产成本。产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液及制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液及制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯涂料因涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优点而应用广泛；溶剂型聚氨酯由于有较高的VOC，在使用过程中会影响人们的身体健康，长时间接触更有可能引发各种疾病，而水性聚氨酯涂料不仅继承了溶剂型聚氨酯的优点，而且安全性更高；现有的水性聚氨酯乳液，双组份水性聚氨酯乳液相比单组分水性聚氨酯乳液由于成膜过程会发生交联反应，使双组份水性聚氨酯乳液的耐水性和耐磨性等综合性能比单组分更高，进而成为多数使用者的选择。
[0003]如中国专利技术专利，专利号为：ZL202110411160.5，名称为：一种双组份水性聚氨酯砂浆防水涂料及其制备方法，其说明书记载“本专利技术的双组份水性聚氨酯砂浆防水涂料将聚氨酯乳液首次应用在砂浆防水体系中，解决了聚氨酯乳液强碱破乳问题，提升了聚氨酯防水涂料与基面的粘结强度，同时由于其微观疏水结构，大幅度优化了砂浆体系耐水能力”该技术方案采用双组份水性聚氨酯乳液，但水性仍然具有的缺陷是耐候性、耐水性、耐腐蚀性和金属表面涂膜的力学性能等均不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液的制备方法，能够在不饱和聚氨酯大分子链上接枝丙烯酸酯、羟基功能单体、含氟类功能单体和磷酸酯反应型乳化剂，提高聚氨酯乳液耐候性、耐水性、耐腐蚀性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，包括按重量份计的以下组分：不饱和聚氨酯分散体50～80份，甲基丙烯酸甲酯10～15份，甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸丁酯10～15份，羟基功能单体2～5份，含氟功能单体0.4～2份，磷酸酯反应型乳化剂0.5～2份，引发剂0.1～0.2份，去离子水20～50份，中和剂0.5～3份。
[0006]进一步的，不饱和聚氨酯分散体的制备原料包括按重量份计的以下组分：端羟基不饱和聚酯30～50份，扩链剂0.3～0.8份，亲水性扩链剂2～5份，多异氰酸酯15～30份，N
‑
甲基吡咯烷酮20～25份，中和剂2～5份，丙酮15～20份，去离子水150～250份。
[0007]进一步的，扩链剂为三官能度扩链剂。
[0008]进一步的，扩链剂为三羟甲基丙烷、蓖麻油或甘油；亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或1，4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠；多异氰酸酯为1，6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或氢化二苯甲烷二异氰酸酯；中和剂为三乙胺或氨水；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
[0009]进一步的，羟基功能单体为丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。
[0010]进一步的，含氟功能单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯。
[0011]进一步的，磷酸酯反应型乳化剂为磷酸酯乳化剂RS
‑
610或磷酸酯型乳化剂REASOAP PP70。
[0012]一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1)合成不饱和聚氨酯分散体：首先制备并包装端羟基不饱和聚酯，然后在装有搅拌器、温度计、冷凝管和氮气导管的反应釜中加入端羟基不饱和聚酯30～50份，扩链剂0.3～0.8份，亲水性扩链剂2～5份，加入完成升温至110℃，抽真空脱水1小时，脱水完成降温至60℃加入N
‑
甲基吡咯烷酮20～25份，在氮气保护的环境下滴加多异氰酸酯15～30份，滴加时间为1.5小时，滴加结束保温1小时，保温结束升温至80℃加入催化剂0.001～0.01份后继续保温2小时；接着测定异氰酸酯基含量，含量≤4％即为合格，然后降温至50℃加入中和剂2～5份，滴加时间为5分钟，滴加完成搅拌20分钟后加入丙酮15～20份，继续搅拌10分钟后加入去离子水150～250份，强力分散1小时后温度升至60℃减压去除丙酮，得到不饱和聚氨酯分散体50～80份；
[0014]步骤2)利用不饱和聚氨酯分散体合成聚氨酯丙烯酸酯杂化体：取步骤1)制备的50～80份的不饱和聚氨酯分散体的30％，另取20～50份的去离子水的30％，接着取0.5～2份的磷酸酯反应型乳化剂的60％，取完将三种物质一同加入反应釜中混合；然后取10～15份的甲基丙烯酸甲酯、10～15份的甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸丁酯、2～5份的羟基功能单体、0.4～2份含氟功能单体和0.5～2份的磷酸酯反应型乳化剂各自原始总量的40％，与0.1～0.2份的引发剂和20～50份的去离子水各自原始总量的70％一起加入到乳化釜中高速乳化10分钟，得到预乳化液；接着将预乳化液的15％加入反应釜中，温度控制在50℃，搅拌30分钟，结束后滴加余下的所有预乳化液，滴加时间为3小时，反应温度为78℃，滴加结束升温至85℃保温1小时；保温结束开始降温至45℃，然后加入中和剂中和10分钟，调整PH至7～8，调整完成后使用150目滤网过滤并包装，得到聚氨酯丙烯酸酯杂化体，即为用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液。
[0015]进一步的，其特征在于：步骤1)中制备端羟基不饱和聚酯的方法是：在保护气体的作用下，在反应釜中投入的二元醇、二元酸、马来酸酐和催化剂0.001～0.01份；后缓慢升温至特定温度，并在保温一段时间后测定酸值达到7mgKOH/g以下，降温过滤包装得到端羟基不饱和聚酯。
[0016]进一步的，催化剂为二丁基锡二月桂酸酯或辛酸亚锡。
[0017]本专利技术所制备的双组份改性聚氨酯乳液及其制备过程具有以下优点：
[0018]1、在聚氨酯丙烯酸酯杂化体合成过程中，由于不饱和聚氨酯分散体中碳碳双键的存在使的在聚氨酯分子链上可以接枝丙烯酸酯、羟基功能单体、含氟功能单体和磷酸酯反应型乳化剂，使的聚氨酯丙烯酸酯杂化体大分子链上引入丙烯酸酯可以提高乳液的耐候性、耐磨性，引入羟基功能单体可以和水性异氰酸酯固化剂交联固化进一步提升其耐水性和力学性能，引入含氟类功能单体可以降低涂膜的表面能、提高接触角进一步提升耐水性和耐沾污性和耐磨性，引入磷酸酯反应型乳化剂除可以提高乳液体系的稳定性外、更主要的是磷酸酯能与钢铁基体反应生成磷酸酯铁盐，从而在金属表面形成致密的磷化膜，保护钢材免受腐蚀，从物理和化学两方面提高乳液的耐腐蚀能力。
[0019]2、在制备过程中采用了新的滴加工艺，即将单体、乳化剂、引发剂、去离子水共同在乳化釜中乳化成预乳化液，相较传统的引发剂和单体分别滴加的工艺来说，反应更易控制、引发剂与单体反应速率更加均匀，得到的改性聚氨酯乳液的分子量分布更窄，降低了生产成本。
具体实施方式
[0020]通过如下具体实施例对本专利技术作进一步的解释说明。
[0021]实施例一：
[0022]一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，包括按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：包括按重量份计的以下组分：不饱和聚氨酯分散体50～80份，甲基丙烯酸甲酯10～15份，甲基丙烯酸正丁酯或丙烯酸丁酯10～15份，羟基功能单体2～5份，含氟功能单体0.4～2份，磷酸酯反应型乳化剂0.5～2份，引发剂0.1～0.2份，去离子水20～50份，中和剂0.5～3份。2.根据权利要求1所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：不饱和聚氨酯分散体的制备原料包括按重量份计的以下组分：端羟基不饱和聚酯30～50份，扩链剂0.3～0.8份，亲水性扩链剂2～5份，多异氰酸酯15～30份，N
‑
甲基吡咯烷酮20～25份，中和剂2～5份，丙酮15～20份，去离子水150～250份。3.根据权利要求2所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：扩链剂为三官能度扩链剂。4.根据权利要求3所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：扩链剂为三羟甲基丙烷、蓖麻油或甘油；亲水性扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或1，4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠；多异氰酸酯为1，6
‑
己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或氢化二苯甲烷二异氰酸酯；中和剂为三乙胺或氨水；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。5.根据权利要求1所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：羟基功能单体为丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯。6.根据权利要求1所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：含氟功能单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯。7.根据权利要求1所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液，其特征在于：磷酸酯反应型乳化剂为磷酸酯乳化剂RHODAFAC RS
‑
610或磷酸酯乳化剂REASOAP PP70。8.权利要求1
‑
7任一所述的一种用于金属表面的双组份改性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：步骤1)合成不饱和聚氨酯分散体：首先制备并包装端羟基不饱和聚酯，然后在装有搅拌器、温度计、冷凝管和氮气导管的反应釜中加入端羟基不饱和聚酯30～50份，扩链剂0.3～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：常训豪，王玉磊，
申请(专利权)人：新旭新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：