本发明专利技术涉及水性丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体的制备。合成工艺包括：（１）将一定比例的三羟甲基丙烷单烯丙基醚、多元醇和多元酸经缩聚反应合成不饱和端羟基聚酯；（２）利用不饱和聚酯作为聚氨酯的软端，按比例加入二元醇、亲水单体和异氰酸酯进行反应，制备含有不饱和双键的水性聚氨酯；（３）用该不饱和双键的水性聚氨酯为表面活性剂，用丙烯酸酯类单体，以无皂乳液聚合的方法合成了核壳结构水性丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体。本发明专利技术创造性地引用含有不饱和双键的水性聚氨酯与丙烯酸酯树脂接枝，所合成出来的树脂是一种集丙烯酸树脂和聚氨酯树脂优异性能于一身的新型环保树脂。该树脂应用前景广泛，可以作为水性木器涂料、建筑涂料和金属涂料的基料，综合性能好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于水泥、^4才、金属等_&#的自交联型水性丙烯酸树脂一聚 氨酯杂化体的制备方法。通过在水性聚氨酯上引入不饱和双键，使其和丙烯酸酯类 单体共聚，合成了一种具有核壳结构的具有广泛用途、高性价比的新型水性涂料树脂。
技术介绍
国外水f生涂料虽然经过20多年的M, ^^牛性能M待提高。我国水性>^# 研究开J^步较晚，无论是)^f牛品种还是^^牛性能都有较大差距。目前，丙烯酸类 乳液、水性聚氨酯和水性丙烯酸-聚氨酯杂化体是水性树脂的主流产品。丙烯S吏乳 -肚要用于建筑涂料的基料，水性聚氨酯和水性丙烯酸-聚氨酯树脂可用于建筑物、木器和金属基水性^H牛。尤其以水性丙烯酸-聚氨s旨树脂因为性价比高，具有非常广阔的应用前景。水性丙烯酸-聚氨酯树脂可以通过共混法制备，但性能较差；通过共聚法制备 的水性丙烯酸-聚氨酯杂化体将丙烯酸树脂和聚氨酯树脂的结构键接起来，可以充 分发挥二者的优良性能是最新一代水性丙烯酸-聚氨酯树脂。目前，水性丙烯酸-聚氨酯杂化体的制备一般采用水性聚氨酯作乳化剂进行丙烯酸单体的乳液聚合或先 合成端丙烯酸酯基的水性聚氨酯大单体然后再进行丙烯酸类单体的乳液共聚合。前 者因水性聚氨酯表面活性差，丙烯酸单体用量不能太大，同时接枝率亦较低，性能 稍优于共混体系；后者表面活性高，但大单,分子量较大导致其聚合活性较低，并 非所有大单体都参与了共聚，性能亦有待提高。
技术实现思路
本专利技术针对以上所述水性树脂的缺点，通过^^性丙烯酸树脂和水f生聚氨酯的分 子级杂^^水f生树脂进行改性，避免了水性树脂高成本的缺点，同时将丙烯酸树脂 和聚氨酯优异的物理化学性能复合进来。使其具有卓越的耐低温冲击性、化学稳定 性、弹性、柔韧性和耐磨性等特性。该水性杂合树脂可以用于建筑涂料，而且也可 以用于木器禾口^^:^f牛。本专利技术以水性聚氨酯为J^出，利用水性聚氨酯阴离子表面活性剂的棒性，在进 行丙烯酸类单体聚合时，不用夕卜加乳化剂，采用无皂聚合的方法使丙烯酸类单体在 聚氨酯内部很好地进行共聚。本专利技术驴ui^免了^^乳化剂，而且^^fH显和，由于产品中没有乳化剂的存在，树脂性能"W很大的提高。更为重要的是将自主合成 的不饱和聚酯引入聚氨酯主链，大大提高丙烯S史树脂的接枝率，使树脂性能得以显著提高。本专利技术，包4舌以下步-骤 (1)合成不饱和的端羟基聚酯(A):合成不饱和的端羟基聚酯U)包括如下组分和质量比二元醇(C) 25~40; 二元酸(H)40 50;三羟曱基丙烷单烯丙基醚5~15; 二曱苯2 8;阻聚剂0. 1 ~ 0.4;制备工艺为在氮气的保护下，依设计配方将二元醇(C )、 二元酸(H)、三 羟曱基丙烷单烯丙基醚、溶剂二曱^^阻聚剂力口7v^有温度计、分水器、冷凝管和 带有搅拌的四口反应器中，加热至冷凝管中开始有回流，且分水器中开始有水珠时 (14(TC左右)，再缓慢升温至190士5。C，升温时间为4小时，在190士5。C保温反 应，0. 5-l小时后，开始测定酸值，当酸值降至5mgK0H/g才对脂时，降温至IOO'C 左右真空脱除二曱苯，真空度》0.045kPa,降温至50 80。C出料，即得不饱和端羟 基聚酯(A ); . (2 )合成不饱和的水性聚氨酯(B):合成不饱和的水性聚氨酯(B)包括如下组#质量比不饱和端羟基聚酯(A ) 38~56; 二元醇(C)5 15;亲7傳体(D) 4 ~ 9; 二异氰酸酯(E) 35 ~ 52;催化 剂0.05 0.15;中和剂3~8;去离子水200 250;扩链剂2 10;制备工艺为 向带有搅拌装置的有氮气保护的四口反应器中加入配方量的不饱和的端羟基聚酯 (A)、 二元醇(C),亲水单体(D),在11(TC下^f吏物料融解，真空脱水l小时，真 空度》0.060kPa;然后降温至60 ~ 80°C,滴加二异氰酸酯(E), 1小时滴完;升温 到80。C，在反应器中加入催化剂，继续保温^，直至^Jl体系中NCO^t接近理 论值；降温至60°C,用丙酮调节体系粘度，力口入中和剂，搅拌0.5小时；降温至 30-4(TC，在快速搅拌的状态下滴加去离子水、扩链剂，强力分敎O. 5~1小时， 6(TC减压脱出丙酮，即得半透明状不饱和的水性聚氨酯(B); (3 )合成自交联型水法丙烯酸树脂一聚氨酯杂化体合成自交联型水性丙烯酸树脂一聚氨酯杂化体包括如下组妙质量比不々咏 的水性聚氨酯(B) 9 ~ 15 (以固体计)；去离子水8 ~ 25;丙烯酸酯类单体(F) 10 ~ 30;交联单体(G) 0. 12~1. 5;引发剂(I) 0.1-0.5，制备工艺为取配方量的 不饱和的水性聚氨酯(B)和去离子水加入于带有搅拌装置、温度计、冷凝管和恒 压滴液漏斗的四口反应器中，将丙烯酸酯类单体(F)和交联单体(G)与引发剂(I)混合，取其5% ~30%加^^应器，温度控制在40 60。C,搅拌O. 5h溶涨胶粒，从 滴液漏斗滴加剩余单体与引发剂';-曰洽溶液，2 ~ 4h滴加完毕，在70 ~ 85。C继续反应 lh,可补加少量引发剂来提高单体转化率；f^冷却至4(TC,加中和剂调整pH值 至8. 0~8.5， 400目网过滤，即得到自交联型^c性丙烯酸树脂一聚氛酯杂化体。本专利技术，制备不々包和的端羟基聚酯U)所用的二元醇(C)为乙二醇、二乙二 醇、1, 2-丙二醇、1， 6-己二醇、1， 3-丁二醇、新戊二醇、辛二醇、1，4-环己 烷二甲醇、2-乙基-2-丁基l，3-丙二醇中的一种或多种混合。其中，2-乙基-2-丁基 1，3-丙二醇，其上乙基、丁基的空间位阻效应可以屏蔽酯基，提高耐水解性，新戊 二醇由于同样的特性也被经常使用；制备不饱和的端羟基聚酯(A)所用的二元酸 (H)为马来酸酐、反丁烯二酸、苯酐、间苯二曱酸、对苯二曱酸、四氢苯肝、 丁二酸、戊二酸、乙二酸、富马酸、二聚酸、六氢苯酐、1,4-环己烷二曱酸和己二 酸的一种或多种';fA,苯酐主^f乍用A^来降^A本；制备不饱和的端羟基聚酯(A) 所用的三羟曱基丙烷单烯丙基醚用来引入不饱和双键，间笨二曱酸等二元酉li要是 用来提高耐水解性。本专利技术，所述的不饱和的水性聚氨酯(B)是利用不饱和端羟基聚酯(A)、 二 元醇(C)、亲水单体(D)、 二异氰酸酯(E)、中和剂、扩链剂、去离子水等合成。 上面所述的二元醇(C)包含以下二元醇1，4:丁二醇、乙二醇、2-乙基-2-丁基1, 3-丙二醇、1,6-己二醇、 一缩二乙二醇、辛二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二曱醇、1,3 丙二醇。其中，2-乙基-2-丁基1，3-丙二醇、辛二醇等由于具有较长的碳链，因此 具有很好的耐水性。上述二元醇可以单独使用也可以混^f吏用。亲水单体(D)包 括二羟曱基丙酸(DMPA)、 二羟曱基丁酸(DMBA)、 二鞋曱基乙酸、2-磺酸钠-1, 4-丁二醇、2, 4-二^J^f黄酸等，优先选用DMBA或DMPA,可以单独使用也可以》V曰洽 使用。二异氰酸酯(E)单体包括甲^i异氰酸酯、1, 6-己二异氰酸酯、异佛尔 酮二异氰酸S旨、苯二亚曱基二异氰酸酯、二环已基曱烷二异氰酸酯、曱基环己^ 异氰酸酯、二苯基甲烷-4, 4-二异氰酸酯，优先选曱苯二异氰酸酯、1， 6-己二异 本文档来自技高网...
【技术保护点】
自交联型水性丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤： （１）合成不饱和的端羟基聚酯（Ａ）： 合成不饱和的端羟基聚酯（Ａ）包括如下组分和质量比：二元醇（Ｃ）２５～４０；二元酸（Ｈ）４０～５０；三羟甲基丙烷单 烯丙基醚５～１５；二甲苯２～８；阻聚剂０．１～０．４；制备工艺为：在氮气的保护下，依设计配方将二元醇（Ｃ）、二元酸（Ｈ）、三羟甲基丙烷单烯丙基醚、溶剂二甲苯和阻聚剂加入装有温度计、分水器、冷凝管和带有搅拌的四口反应器中，加热至１４０℃，再缓慢升温至１９０±５℃，升温时间为４小时，在１９０±５℃保温反应，０．５～１小时后，开始测定酸值，当酸值降至５ｍｇＫＯＨ／ｇ树脂时，降温至１００℃真空脱除二甲苯，真空度≥０．０４５ｋＰａ，降温至５０～８０℃出料，即得不饱和端羟基聚酯（Ａ）； （２）合成不饱和的水性聚氨酯（Ｂ）： 合成不饱和的水性聚氨酯（Ｂ）包括如下组分和质量比：不饱和端羟基聚酯（Ａ）３８～５６；二元醇（Ｃ）５～１５；亲水单体（Ｄ）４～９；二异氰酸酯（Ｅ）３５～５２；催化剂０．０５～０．１５；中和剂３ ～８；去离子水２００～２５０；扩链剂２～１０；制备工艺为：向带有搅拌装置的有氮气保护的四口反应器中加入配方量的不饱和的端羟基聚酯（Ａ）、二元醇（Ｃ），亲水单体（Ｄ），在１１０℃下使物料融解，真空脱水１小时，真空度≥０．０６０ｋＰａ；然后降温至６０－８０℃，滴加二异氰酸酯（Ｅ），１小时滴完；升温到８０℃，在反应器中加入催化剂，继续保温反应，直至反应体系中ＮＣＯ含量接近理论值；降温至６０℃，用丙酮调节体系粘度，加入中和剂，搅拌０．５小时；降温至３０～４０℃，在快速搅拌的状态下滴加去离子水、扩链剂，强力分散０．５～１小时，６０℃减压脱出丙酮，即得半透明状不饱和的水性聚氨酯（Ｂ）； （３）合成自交联型水性丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体： 合成自交联型水性丙烯酸树脂－聚氨酯杂化体包括如下组分和质量比：不饱和的水性聚 氨酯（Ｂ）１０～１５，以固体计；去离子水８～２５；丙烯酸酯类单体（Ｆ）１０～３０；交联单体（Ｇ）０．１２～１．０；引发剂（Ｉ）０．０２５～０．１８０，制备工艺为：取配方量的不饱和的水性聚氨酯（Ｂ）和去离子水加入于带有搅拌装置、温度计、冷凝管和恒压滴液漏斗的四口反应器中，将丙烯酸酯类单体（Ｆ）和交联单体（Ｇ）与引发剂（Ｉ）混合，取其５％～３０％加入反应器，温度控制在...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫福安，蔡明生，吕任扬，郑宗武，陈少双，
申请(专利权)人：广东天银化工实业有限公司，武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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