本发明专利技术公开了一种阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液的制备方法，包括阴离子型水性聚氨酯种子乳液的合成和种子乳液聚合两个阶段。本发明专利技术利用合成的阴离子型水性聚氨酯作为种子乳液，进行ASA树脂的合成，可以很好的利用种子乳液聚合方法，使二者有机的结合起来，不但提高了水性聚氨酯树脂的耐水耐油耐热性能，而且提高了ASA树脂的冲击性能。
【技术实现步骤摘要】
—种阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液的制备方法
本专利技术属于种子乳液聚合领域，具体涉及阴离子型水性聚氨酯乳液的合成以及利用其作为种子乳液，进行接枝共聚合成水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)树脂的制备方法。
技术介绍
聚氨酯(PU)是指分子结构中含有重复的氨基甲酸酯键(-NHC00-)的一类高分子材料的总称。聚氨酯材料具有高光泽、耐低温性好、高耐磨性、高弹性、耐候和耐化学药品性等良好性能，广泛用作塑料、橡胶、涂料、纤维等。水性PU不仅在性能上保留了一般溶剂型PU的良好性能，而且由于使用水作为分散介质，使用时无毒、无污染、不燃烧、易改性、气味小等优点，已成为世界聚氨酯材料研究的热点。然而由于在分子链中引入了亲水基团，故树脂的耐水性、耐油性和耐热性不好。为了改善水性聚氨酯的这些缺点，人们做了很多方面的改进工作。常将水性聚氨酯和其他各种树脂共聚形成共聚物树脂，不仅可以克服上述水性聚氨酯的缺陷问题，同时也综合了其他树脂的性能。聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)(ASA)树脂是由丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯组成的三元接枝共聚物，它以聚丙烯酸酯为橡胶相，由苯乙烯和丙烯腈单体接枝共聚作为塑料相而成的热塑性弹性体。ASA树脂是一种物理机械性能与ABS相类似的工程塑料。由于ASA正是用不含不饱和双键的丙烯酸酯橡胶取代ABS树脂中含有不饱和双键的丁二烯橡胶部分，因此ASA树脂不单可以抵抗紫外线照射引起的降解、老化、褪色，同时在加工中可耐热氧作用，防止分解和变色。故其耐老化性能是ABS树脂的10倍以上。ASA树脂可广泛应用于汽车、电子、日用品、户外装饰材料和建筑材料等领域。因此，利用聚氨酯材料的耐低温性好、高耐磨性、高弹性等来改性ASA树脂，使两者的优异性能结合起来，则可能获得一种具有优异的耐候抗紫外线，良好的耐低温和抗冲击性能，同时兼具耐热性好的高分子材料。这样不仅提高了 ASA树脂的冲击性能，而且提高了水性聚氨酯树脂的耐水性能。但首先需要解决两者之前相容性的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供，所要解决的技术问题是解决ASA树脂和水性聚氨酯树脂的相容性问题，使二者间通过化学键结合起来，从而使合成的复合乳液同时具有耐水、耐油、耐热性能以及较强的冲击性能。本专利技术以阴离子型水性聚氨酯乳液作为种子乳液，进行接枝共聚合成水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液的制备方法，包括阴离子型水性聚氨酯种子乳液的制备和复合乳液的制备各单元过程所述阴离子型水性聚氨酯种子乳液的制备是将20-40重量份的聚醚二元醇和35-60重量份的甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下在70°C反应2. 5小时，然后加入3_10重量份的二羟甲基丙酸(DMPA) ,3-10重量份的1，4_ 丁二醇(BDO)以及0. 5-3重量份的催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，于80°C下继续反应3h，随后降温至60_70°C并加入3_10重量份的丙烯酸羟乙酯(HEA)反应I. 5h，接着降温至40°C并加入3-10重量份的三乙胺中和反应25min，最后加入100-150重量份的去离子水乳化20_30min，得到阴离子型水性聚氨酯种子乳液；所述复合乳液的制备是将20-60重量份的阴离子型水性聚氨酯种子乳液升温至 60-80°C保温0. 5h，然后滴加20-30重量份的预乳化的丙烯酸酯混合物，约l_3h滴完，滴完后继续保温反应I. 5h，随后滴加50-100重量份的预乳化的苯乙烯和丙烯腈混合物进行接枝聚合反应，约3-5h滴完，滴完后继续保温反应3h得到阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液。将本专利技术制备的复合乳液依次经破乳、絮凝、洗涤、离心和干燥工序得到阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)树脂；破乳时使用的盐类选自氯化钙、硫酸镁、硫酸钠、氯化镁中的一种或几种。聚醚二元醇事先在120°C、0. IMPa真空度下脱水2小时。所述聚醚二元醇选自聚醚二元醇N210或聚醚二元醇N220。所述预乳化的丙烯酸酯混合物按重量份构成为丙烯酸酯35-45份，乳化剂0.5-2. 5份，引发剂0. 1-0. 35份，pH值调节剂0. 1-0. 35份，交联剂I. 5-3份，去离子水55-65份；所述丙烯酸酯选自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯中一种或几种，若为多种时比例任意；所述乳化剂选自阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂，若为多种时比例任意；所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈中的一种或两种，若为多种时比例任意；所述pH值调节剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢二钠中的一种或两种，若为多种时比例任意；所述交联剂选自己二醇二丙烯酯(HDDA)和/或二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，若为多种时比例任意。所述预乳化的苯乙烯和丙烯腈混合物按重量份构成为苯乙烯和丙烯腈的混合物35-45份，乳化剂0. 5-2. 5份，引发剂0. 1-0. 35份，分子量调节剂叔十二硫醇0. 1-1. 2份，去离子水55-65份；所述乳化剂选自阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂，若为多种时比例任意；所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈中的一种或两种，若为多种时比例任意；所述pH值调节剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢二钠中的一种或两种，若为多种时比例任意。所述阴离子乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或聚醚壬基酚琥珀磺酸盐；所述非离子乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。本专利技术采用丙烯酸羟乙酯作为桥接物质，利用其分子中的羟基与水性聚氨酯中氰基反应，生成带有双键的封端型水性聚氨酯乳液；然后进行种子乳液聚合，由于丙烯酸羟乙酯分子中的双键参与丙烯酸酯、丙烯腈和苯乙烯的共聚反应，故水性聚氨酯和ASA树脂的分子链通过化学键结合起来，达到共混的目的，增加了二者之间的相容性。本专利技术利用自乳化法合成阴离子型水性聚氨酯乳液，将其作为种子乳液，滴加预先预乳化好丙烯酸丁酯单体混合物，进行种子乳液聚合反应，使种子乳液的粒径增大，聚合而成的胶乳具有多峰或双峰粒径分布。另外，所合成的阴离子型水性聚氨酯乳液为丙烯酸羟乙酯(HEA)封端的，在进行自由基聚合反应时，分子链中的双键与丙烯酸酯类聚合物形成化学键作用，然后滴加预乳化好的苯乙烯和丙烯腈单体混合物，吸附在种子乳胶粒上进行乳液接枝共聚反应，这种接枝共聚反应的接枝率更高。 本专利技术利用合成的阴离子型水性聚氨酯作为种子乳液，进行ASA树脂的合成，可以很好的利用种子乳液聚合方法，使二者有机的结合起来。不但提高了水性聚氨酯树脂的耐水耐油耐热性能，而且提高了 ASA树脂的冲击性能。四附图说明图I为通过自乳化法合成的阴离子型水性聚氨酯乳液的粒径分布图。由图I可知水性聚氨酯乳液的粒径呈单峰分布，平均粒径在50nm左右。图2为滴加预乳化的丙烯酸酯混合物进行种子聚合后的乳液的粒径分布图。由图2可知以水性聚氨酯作为种子乳液，进行聚合反应，聚合而成的胶乳具有多峰或双峰粒径分布。第一个峰的平均粒径为37nm左右，第二个峰的平均粒径为220nm左右。图3为滴加预乳化的苯乙烯和丙烯腈混合物进行接枝聚合后乳液的粒径分布图。从图3中可以看出滴加苯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阴离子型水性聚氨酯/聚(苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈)复合乳液的制备方法，包括阴离子型水性聚氨酯种子乳液的制备和复合乳液的制备各单元过程，其特征在于 所述阴离子型水性聚氨酯种子乳液的制备是将20-40重量份的聚醚二元醇和35-60重量份的甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下在70°C反应2. 5小时，然后加入3-10重量份的二羟甲基丙酸、3-10重量份的1，4_ 丁二醇以及0. 5-3重量份的催化剂二月桂酸二丁基锡，于80°C下继续反应3h，随后降温至60-70°C并加入3-10重量份的丙烯酸羟乙酯反应I. 5h，接着降温至40°C并加入3-10重量份的三乙胺中和反应20-30min，最后加入100-150重量份的去离子水乳化25min，得到阴离子型水性聚氨酯种子乳液； 所述复合乳液的制备是将20-60重量份的阴离子型水性聚氨酯种子乳液升温至60-80°C保温0. 5h，然后滴加20-30重量份的预乳化的丙烯酸酯混合物，滴完后继续保温反应I. 5h，随后滴加50-100重量份的预乳化的苯乙烯和丙烯腈混合物，滴完后继续保温反应3h即可。2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述聚醚二元醇选自聚醚二元醇N210或聚醚二元醇N220。3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述预乳化的丙烯酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：史铁钧，鲍刚，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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