專利名稱：一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，涂料的安全性和對環(huán)境的損害程度越來越受到人們的重視。與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，聚丙烯酸酯(PA)乳液、聚氨酯(PU)乳液等水分散型涂料具有安全無毒害、不污染環(huán)境、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而受到人們的廣泛關(guān)注。但聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液也都存在一些缺點(diǎn)聚丙烯酸酯(PA)乳液的硬度大、不耐溶劑，而聚氨酯(PU)乳液的耐水性能和耐高溫性能較差，因此將兩者有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短的丙烯酸聚氨酯乳液就應(yīng)運(yùn)而生。目前，丙烯酸聚氨酯乳液的聚合方法主要包括聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯 (PU)乳液的接枝共聚法，以及聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液的核殼聚合法。但是，現(xiàn)有這些方法所制備的丙烯酸聚氨酯乳液，其各聚合物(即聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液)分子間的相容性均比較有限，無法實(shí)現(xiàn)聚合物分子間各自交聯(lián)、相互滲透， 因此，其成膜后的物化性能和裝飾性能均比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，以便于提高聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液的相容性，從而使這兩種聚合物的分子間各自交聯(lián)、 相互滲透，提高所制備丙烯酸聚氨酯乳液成膜后的物化性能和裝飾性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，包括如下的步驟步驟A 將丙烯酸單體置入反應(yīng)釜中作為溶劑，并將聚氨酯、甲苯二異氰酸酯TDI、 聚醚和催化劑加入到丙烯酸單體中，從而形成混合物a ；其中，組成混合物a的各組分占原材料總量的重量份數(shù)為丙烯酸單體，9 12份；聚氨酯，1.6 2. 2份;甲苯二異氰酸酯TDI，5. 5 7.0份；聚醚，3.3 5. 8 份；催化劑，0.03 0.07 份;步驟B 將混合物a攪拌25 35分鐘，以使其混合均勻；步驟C 將反應(yīng)釜的溫度緩慢升溫至混合物a反應(yīng)溫度，并保溫50 70分鐘，從而生成液體b ；步驟D 對液體b進(jìn)行取樣檢測，直至液體b中不存在異氰酸基NCO基團(tuán)，再對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫處理；步驟E 將乳化劑、中和劑、去離子水加入到液體b中，從而形成混合物c ；
其中，乳化劑、中和劑和去離子水占原材料總量的重量份數(shù)為乳化劑，0. 2 2. 2份；中和劑，0. 37 0. 73 份；去離子水，70 80份；步驟F 將反應(yīng)釜的溫度保持在35 40°C之間，并對混合物c高速攪拌45 55 分鐘，從而生成液體d;步驟G 對液體d進(jìn)行取樣檢測，直至液體d的PH值在5 6之間并且粘度在70 IlOmPa · s之間，即形成互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液。優(yōu)選地，組成混合物a的各組分占原材料總量的重量份數(shù)為丙烯酸單體，10份；聚氨酯，1.8份；甲苯二異氰酸酯TDI，6. 4份；聚醚，5.3 份;催化劑，0.04份；而，乳化劑、中和劑和去離子水占原材料總量的重量份數(shù)為乳化劑，0.9份；中和劑，0.56份；去離子水，75份。優(yōu)選地，相應(yīng)的混合物a反應(yīng)溫度在130 140°C之間。優(yōu)選地，相應(yīng)的將混合物a攪拌25 35分鐘最好為將液體a攪拌30分鐘；優(yōu)選地，相應(yīng)的保溫50 70分鐘最好為保溫60分鐘。優(yōu)選地，相應(yīng)的對混合物c高速攪拌45 55分鐘最好為對混合物c高速攪拌50 分鐘。優(yōu)選地，相應(yīng)的催化劑包括叔胺或有機(jī)錫催化劑。優(yōu)選地，相應(yīng)的乳化劑包括烷基醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。優(yōu)選地，相應(yīng)的中和劑包括氨水或三乙基胺。優(yōu)選地，還包括步驟H:調(diào)整互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的溶質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)至40% ；步驟I 過濾、出料，并裝桶、密封。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法以丙烯酸單體作為溶劑，先將聚氨酯、甲苯二異氰酸酯TDI、聚醚和催化劑溶于丙烯酸單體中進(jìn)行充分反應(yīng)，再加入乳化劑、中和劑和去離子水進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)， 從而形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的丙烯酸聚氨酯乳液；這一制備方法提高了聚丙烯酸酯(PA) 乳液和聚氨酯(PU)乳液的相容性，使這兩種聚合物的分子間各自交聯(lián)、相互滲透，進(jìn)而提高了所制備丙烯酸聚氨酯乳液成膜后的物化性能和裝飾性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動行的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法的流程示意圖一；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法的流程示意圖二。
具體實(shí)施例方式下面面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。首先需要說明的是，互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物是由兩種或多種各自交聯(lián)和相互穿透的聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的高分子共混物；由于這種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的各聚合物網(wǎng)絡(luò)之間互相交叉滲透、機(jī)械纏結(jié)，起著強(qiáng)迫互溶和協(xié)同效應(yīng)作用，因而能夠有效改善聚合物的性能。本發(fā)明實(shí)施例所提供的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液就是一種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，下面對其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，具體可以包括如下的步驟步驟A 將丙烯酸單體置入反應(yīng)釜中作為溶劑，并將聚氨酯、TDI (TDI是英文 Toluenediisocyanate的縮寫，中文譯名是甲苯二異氰酸酯)、聚醚和催化劑加入到丙烯酸單體中，從而形成混合物a;其中，組成混合物a的各組分占原材料總量的重量份數(shù)為丙烯酸單體，9 12份；聚氨酯，1.6 2. 2份;TDI，5. 5 7. 0 份；聚醚，3.3 5. 8 份;催化劑，0.03 0. 07 份；具體地，相應(yīng)的丙烯酸單體可以包括現(xiàn)有技術(shù)中的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、α -甲基苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸二乙基己酯或甲基丙烯酸丁酯；相應(yīng)的聚醚是聚醚多元醇的簡稱，可以包括現(xiàn)有技術(shù)中的聚醚1000、聚醚2000或聚醚3000 ；相應(yīng)的催化劑可以包括現(xiàn)有技術(shù)中的叔胺或有機(jī)錫催化劑。上述材料均可以通過商業(yè)途徑進(jìn)行購買，此處不做詳述。步驟B 將混合物a攪拌25 35分鐘，以使其混合均勻；其中，相應(yīng)的將液體a攪拌25min 35min，在實(shí)際生活中，最好將液體a攪拌 30min,以使液體a中的各組分剛好混合均勻。步驟C 將反應(yīng)釜的溫度緩慢升溫至混合物a反應(yīng)溫度，并保溫50 70分鐘，從而生成液體b ；其中，相應(yīng)的液體a反應(yīng)溫度可以在130 140°C之間，以便于既保證反應(yīng)釜的各組成成分充分反應(yīng)、相容，又保證不浪費(fèi)過多的能源。步驟D 對液體b進(jìn)行取樣檢測，直至液體b中不存在異氰酸基NCO基團(tuán)，再對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫處理；步驟E 將乳化劑、中和劑、去離子水加入到液體b中，從而形成混合物c ；其中，乳化劑、中和劑和去離子水占原材料總量的重量份數(shù)為乳化劑，0. 2 2. 2份；中和劑，0. 37 0. 73 份；去離子水，70 80份；具體地，相應(yīng)的乳化劑可以包括現(xiàn)有技術(shù)中的烷基(C8-C9)醇聚氧乙烯醚或烷基 (C8-C9)酚聚氧乙烯醚；相應(yīng)的中和劑可以包括現(xiàn)有技術(shù)中的氨水或三乙基胺；相應(yīng)的去離子水與現(xiàn)有技術(shù)中的含義相同，均指除去了呈離子形式雜質(zhì)后的純水，可以通過商業(yè)途徑購買，也可以按照現(xiàn)有技術(shù)中的去離子水加工工藝進(jìn)行制取。上述材料均可以通過商業(yè)途徑進(jìn)行購買，此處不做詳述。步驟F 將反應(yīng)釜的溫度保持在35 40°C之間，并對混合物c高速攪拌45 55 分鐘，從而生成液體d;步驟G 對液體d進(jìn)行取樣檢測，直至液體d的PH值在5 6之間并且粘度在70 IlOmPa · s之間，即形成互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液。此外，在實(shí)際生活中，為了方便互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的使用和保存，相應(yīng)的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液制備方法還可以包括如下的步驟步驟H:調(diào)整互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的溶質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)至40% ；具體地，調(diào)整液體d的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)至40%的目的在于將互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液進(jìn)行稀釋，以方便實(shí)際生產(chǎn)中的使用
步驟I 過濾、出料，并裝桶、密封；具體地，過濾、出料，并裝桶、密封的目的在于過略掉雜質(zhì)，并且將互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液進(jìn)行密封保存，以提高其保質(zhì)期。本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施能夠提高聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液的相容性，從而使這兩種聚合物的分子間各自交聯(lián)、相互滲透，提高所制備丙烯酸聚氨酯乳液成膜后的物化性能和裝飾性能。為了使本發(fā)明所提供的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法便于理解，下面列舉幾個實(shí)例來進(jìn)行詳細(xì)描述。首先，提供幾組能夠完成本發(fā)明實(shí)施例的各原材料的組分含量配比方案，具體如表1所示，其中，表格中的數(shù)值表示各原材料占原材料總量的重量份數(shù)。表 1
權(quán)利要求
1.一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于包括如下的步驟 步驟A 將丙烯酸單體置入反應(yīng)釜中作為溶劑，并將聚氨酯、甲苯二異氰酸酯TDI、聚醚和催化劑加入到丙烯酸單體中，從而形成混合物a ；其中，組成混合物a的各組分占原材料總量的重量份數(shù)為丙烯酸單體，9 12份；聚氨酯，1.6 2. 2份；甲苯二異氰酸酯TDI，5. 5 7. 0份；聚醚，3. 3 5. 8份；催化劑，0. 03 0. 07份；步驟B 將混合物a攪拌25 35分鐘，以使其混合均勻；步驟C 將反應(yīng)釜的溫度緩慢升溫至混合物a反應(yīng)溫度，并保溫50 70分鐘，從而生成液體b ；步驟D 對液體b進(jìn)行取樣檢測，直至液體b中不存在異氰酸基NCO基團(tuán)，再對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫處理；步驟E 將乳化劑、中和劑、去離子水加入到液體b中，從而形成混合物c ； 其中，乳化劑、中和劑和去離子水占原材料總量的重量份數(shù)為 乳化劑，0.2 2. 2份； 中和劑,0. 37 0. 73份； 去離子水，70 80份；步驟F 將反應(yīng)釜的溫度保持在35 40°C之間，并對混合物c高速攪拌45 55分鐘， 從而生成液體d ；步驟G 對液體d進(jìn)行取樣檢測，直至液體d的PH值在5 6之間并且粘度在70 IlOmPa · s之間，即形成互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于組成混合物a的各組分占原材料總量的重量份數(shù)為丙烯酸單體，10份； 聚氨酯，1.8份； 甲苯二異氰酸酯TDI，6.4份； 聚醚，5. 3份； 催化劑，0. 04份;而，乳化劑、中和劑和去離子水占原材料總量的重量份數(shù)為 乳化劑，0.9份； 中和劑，0. 56份; 去離子水，75份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的混合物a反應(yīng)溫度在130 140°C之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的將混合物a攪拌25 35分鐘最好為將液體a攪拌30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的保溫50 70分鐘最好為保溫60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的對混合物c高速攪拌45 55分鐘最好為對混合物c高速攪拌50分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的催化劑包括叔胺或有機(jī)錫催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的乳化劑包括烷基醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于，所述的中和劑包括氨水或三乙基胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，其特征在于， 還包括步驟H:調(diào)整互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的溶質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)至40% ； 步驟I 過濾、出料，并裝桶、密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液的制備方法，以丙烯酸單體作為溶劑，將聚氨酯、甲苯二異氰酸酯TDI、聚醚和催化劑溶于丙烯酸單體中進(jìn)行充分反應(yīng)，再加入乳化劑、中和劑和去離子水進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，從而形成互穿網(wǎng)絡(luò)丙烯酸聚氨酯乳液。本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)能夠提高聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液的相容性，從而使這兩種聚合物的分子間各自交聯(lián)、相互滲透，提高所制備丙烯酸聚氨酯乳液成膜后的物化性能和裝飾性能。
文檔編號C09D175/08GK102352009SQ20111021084
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉會琴, 祖志杰 申請人:大連科盾防腐新材料有限公司