一种胶乳及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种胶乳及其制备方法。所述胶乳由以下重量配比的原料组成：5～20%的水性改性聚氨酯胶乳、8～30%的甲基丙烯酸甲酯、6～20%的丙烯酸丁酯、0.5～1.0%的功能性单体、0.5～0.8%的碳酸氢钠、0.8～1.2%的阴离子型乳化剂、0.4～0.6%的非离子型乳化剂、45～60%的去离子水和0.2～0.6%的引发剂。该胶乳既具有聚氨酯树脂极佳的附着力和耐磨性，又具有丙烯酸树脂超常的耐冷热水性、优异的耐候性、耐化学品性、较好的颜料润湿性和机械稳定性，同时避免了聚氨酯树脂容易变黄的缺点。配制成清漆或色漆可应用于金属漆、家具、橱柜、竹、藤器、装修、工业涂料等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是一种改性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚胶乳及其制备方法。所述胶乳可广泛应用于金属漆、橱柜、竹、藤器、装修、家具、エ业涂料等领域。
技术介绍
随着环保法的进ー步完善，低VOC或零VOC排放新型涂料成为研发的热点。水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，可广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、织物整理剂等方面。由于具备无毒、价廉、安全、不燃等优点及自身性能的不断提高，表现出巨大的市场前景并有逐步取代溶剂型产品的趋势。由于亲水性基团的存在使得水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候性等方面较差；而聚丙烯酸酯类产品在耐候、耐水、耐溶剂、膜保光性等方面有很好的性能，但不具备聚氨酯强度高、弾性及粘接性能好等优点，因此聚丙烯酸酯(PA)与聚氨酯(PU)性能上具有很好的互补性。根据这ー特点，人们采用了各种方法将丙烯酸酯用于水性聚氨酯乳液的改性研究，其中效果较好的是采用顺序的方法合成出同时含有聚氨酯和聚丙烯酸酷、并同时具有核壳结构特征的复合乳胶粒，这种乳胶粒有机地综合了 PU与PA各自优点，可显著提高水性聚氨酯的耐水、耐溶剂及耐候等性能。PU/PA复合乳液的合成方法通常是先合成出聚氨酯种子乳液，然后加入丙烯酸酯类单体和引发剂，待単体和引发剂溶胀到种子乳胶粒当中时再进行聚合，形成以聚氨酯为壳、丙烯酸酯为核的核壳型PU/PA复合乳液，A/U型核壳结构按照核与壳之间有无化学键交联可分为两类一类是无化学键相连，另ー类是有化学键相连。后ー类合成方法是采用PU预聚体分子链末端引入含有不饱和双键或-NH2基团的化合物如HEA、ADH等，以HEA等含有不饱和双键封端的PU种子乳液在丙烯酸酯进行自由基聚合时也參与反应，使得最終的PU/PA复合乳液乳胶粒中分子链的末端与丙烯酸酯主链之间产生化学键；而以ADH等含有-NH2基团的化合物封端的种子乳液在水相中与丙烯酸酯并不反应，只是在水挥发成膜时-NH2结构与核当中的ニ丙酮丙烯酰胺(DAAM)的-C = O反应生成亚胺结构，使得PU末端与丙烯酸酯的侧链形成化学交联结构。董岸杰等研究了上述两种不同核壳之间的化学键交联结构对复合乳液性能的影响，结果发现，有亚胺结构的核壳交联体系形成的复合乳胶粒平均粒径相对较小且粒径分布范围窄；而以不饱和双键封端的PU乳液与丙烯酸酯形成交联结构后的乳胶粒平均粒径较大，粒径分布范围较宽。核壳间有无化学键交联结构的存在对乳液涂膜的组成也会产生重要影响。Hirose M.等对非交联型和交联型复合乳液涂膜结构进行了研究，发现核壳之间无化学交联的乳液涂膜表面PU含量较高，并且其厚度要大于乳胶粒壳的平均厚度，说明在成膜的过程中PU相发生了较大的重新取向；而对于有化学键交联结构存在的乳液涂膜，表面结构比较复杂，PU层较薄，但综合性能要好于无交联结构的涂膜，在用水为溶剂进行接触角测试时发现后者大于前者，说明耐水性较好。但无论哪种交联结构的存在均可提高乳液涂膜的耐水性、耐溶剂性，提高成膜速度、降低成膜温度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种改性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚胶乳及其制备方法，该胶乳既具有聚氨酯树脂极佳的附着力和耐磨性，又具有丙烯酸树脂超常的耐冷热水性、优异的耐候性、耐化学品性和较好的颜料润湿性和机器稳定性，同时避免了聚氨酯树脂容易变黄的缺点以及丙烯酸、聚氨酯混合乳液相容性差和化学稳定性差的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下ー种胶乳，由以下重量配比的原料组成5 20%的水性改性聚氨酯胶乳、8 30%的甲基丙烯酸甲酷、6 20%的丙烯酸丁酷、O. 5 I. 0%的功能性单体、O. 5 O. 8%的碳酸氢钠、O. 8 I. 2%的阴离子型乳化剤、O. 4 O. 6%的非离子型乳化剤、40 60%的去尚子水和O. 2 O. 6%的引发剂。其中，碳酸氢钠为pH调节剂。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进ー步，所述水性改性聚氨酯胶乳是由脂肪族ニ异氰酸酷、聚酯多元醇、环氧树月旨、2，2_双(羟甲基)丙酸、丙烯酸羟こ酯和三こ胺组成，采用自乳化法制备而成；所述脂肪族ニ异氰酸酷、聚酯多元醇、环氧树脂、2，2-双(羟甲基)丙酸、丙烯酸羟こ酯和三こ胺的重量比为15 : 19 : I : I : 0.5 : 1.5。所述乳化是ー种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另ー种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，该过程叫乳化。进ー步，所述水性改性聚氨酯胶乳的固含量为35 40%。所述固含量是指，乳液或涂料在规定条件下烘干后剰余部分占总量的质量百分数。又称为“不挥发份含量”。固含量是乳液聚合过程中常用的一个名词，比如理论固含量，在体系中加30g単体，70g水，那么理论固含量为30%，如果单体转化率不是很高，那么理论与实际的固含量会有区别，如醋酸こ烯酯，沸点较低，可以取一定质量的乳液，加入少许阻聚剂，然后蒸发溶剂与未反应的单体，确定加热前后的质量比即可。进ー步，所述功能性単体为丙烯酸、甲基丙烯酸，丙烯酰胺或丙烯腈中的任何一种。进ー步，所述阴离子型乳化剂为烷基酚聚氧こ烯硫酸钠，壬基酚聚氧こ烯硫酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的任何ー种。进ー步，所述非离子型乳化剂为月桂醇聚氧こ烯醚、壬基酚聚氧こ烯醚或脂肪醇聚氧こ烯醚中的任何ー种。进ー步，所述弓I发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的任何ー种。进ー步，所述胶乳为球形，粒径为80 lOOnm。本专利技术解决上述技术问题的另ー技术方案如下一种胶乳的制备方法，其具体エ艺流程为(I)称取如下重量配比的各原料5 20%的水性改性聚氨酯胶乳、8 30%的甲基丙烯酸甲酷、6 20%的丙烯酸丁酷、O. 5 I. 0%的功能性单体、O. 5 O. 8%的碳酸氢钠、O. 8 I. 2%的阴离子型乳化剤、O. 4 O. 6%的非离子型乳化剤、45 60%的去离子水和O. 2 O. 6%的引发剂；其中，将上述原料中的甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸丁酷、功能性単体、碳酸氢钠、乳化齐U、去离子水及引发剂加入乳化器中预乳化，得到预乳液；再将上述原料中的水性改性聚氨酯胶乳加入搅拌聚合反应器中，水浴升温至70 80°C ；(2)将所述预乳液均匀滴加到所述水性改性聚氨酯胶乳中，滴加时间为3 4个小吋，反应的温度为80 85°C，滴加结束后，再搅拌O. 5 I小吋，然后升高温度至86 90°C，继续反应O. 5 I小时后，降低温度至40 45°C，过滤，得到改性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚胶乳。 本专利技术的有益效果是(I)由于水性改性聚氨酯胶乳中引入了环氧树脂组分，可以赋予改性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚胶乳环氧树脂的特点，如与基材的附着力强、耐溶剂性以及防腐性能优异等优势；(2)在水性改性聚氨酯胶乳中引入了丙烯酸羟こ酯组分，其中的双键可以參与共聚，结果形成交联结构的胶乳有效地提高胶乳的综合性能，如耐水性、耐热性以及耐磨性等机械力学性能；(3)硬度等机械力学性能可以通过调节共聚单体的种类与用量来调控；(4)本专利技术合成的改性聚氨酯-丙烯酸酯接枝共聚胶乳的粒径小(粒径为80 IOOnm)、而且均匀，类似的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胶乳，其特征在于，所述胶乳由以下重量配比的原料组成5 20%的水性改性聚氨酯胶乳、8 30%的甲基丙烯酸甲酯、6 20%的丙烯酸丁酯、O. 5 I. 0%的功能性单体、O. 5 O. 8%的碳酸氢钠、O. 8 I. 2%的阴离子型乳化剂、O. 4 O. 6%的非离子型乳化剂、45 60%的去离子水和O. 2 O. 6%的引发剂。2.根据权利要求I所述的胶乳，其特征在于所述水性改性聚氨酯胶乳是由脂肪族二异氰酸酯、聚酯多元醇、环氧树脂、2，2-双(羟甲基)丙酸、丙烯酸羟乙酯和三乙胺组成，采用自乳化法制备而成；所述脂肪族二异氰酸酯、聚酯多元醇、环氧树脂、2，2-双(羟甲基)丙酸、丙烯酸羟乙酯和三乙胺的重量比为15:19:1:1:0. 5:1. 5。3.根据权利要求2所述的胶乳，其特征在于所述水性改性聚氨酯胶乳的固含量为.35 40%ο4.根据权利要求I所述的胶乳，其特征在于所述功能性单体为丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸或丙烯腈。5.根据权利要求I所述的胶乳，其特征在于所述阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯硫酸钠，壬基酚聚氧乙烯硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。6.根据权利要求I所述的胶乳，其特征在于所述非离子型乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱爱萍，钱晓燕，
申请(专利权)人：扬州市伊丽特高分子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：