一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備方法，屬于水性消光涂料領(lǐng)域。所述的具有相分離結(jié)構(gòu)丙烯酸聚氨酯消光樹脂，包含以下重量份計(jì)的組分：丙烯酸酯30-68份；離子型封閉聚氨酯10-34份；非離子型聚氨酯5-17份；引發(fā)劑0.18-0.41份；鏈轉(zhuǎn)移劑0.03-0.068份；堿性化合物4.2-11.7份；水90-204份。本發(fā)明制備的丙烯酸聚氨酯消光樹脂，具有低溫固化性、模具痕跡遮蔽性優(yōu)良、消光效率高，耐水性，耐酸、耐堿性突出，耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)。且通過引入陰離子封閉聚氨酯與丙烯酸樹脂中的羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，增強(qiáng)樹脂間的交聯(lián)密度，提高了消光樹脂的機(jī)械強(qiáng)度和表面耐擦性。
【專利說明】一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備

方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于水性消光涂料領(lǐng)域，特別涉及一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來廣泛需求水性消光涂料，但這種消光涂料大多數(shù)均是通過添加消光劑或消光粉來制造水性消光涂料。作為這種制備方法的水性消光涂料，例如，將二氧化硅消光劑分散在自交聯(lián)丙烯酸樹脂中的方法(CN101186773A);將消光劑添加到丙烯酸改性聚氨酯體系中的水性單組分消光型清面漆(CN102363702);將消光劑添加到聚丙烯酸多元醇里面形成組分A，再將組分A與組分B陰離子改性HDI多異氰酸酯按比例混合制成的水性雙組份消光型清面漆(CN102363696A);將消光粉添加到水乳型陰離子聚氨酯樹脂和水性丙烯酸樹脂中形成消光型合成革用涂飾劑的方法(CN102533079A)。
[0003]然而目前的技術(shù)還存在某些缺點(diǎn)，即消光劑的分散過程中需要借助高分子分散齊?，濕潤劑，防沉劑等各種助劑，造成涂料的制備過程繁瑣而復(fù)雜；此外，消光劑隨著放置時(shí)間的增加會(huì)產(chǎn)生沉淀，從而對(duì)水性消光涂料的應(yīng)用產(chǎn)生影響。
[0004]而作為樹脂型的水性消光涂料，有利用溶解性參數(shù)不同的兩種丙烯酸系樹脂和與這些樹脂沒有相容性的三聚氰胺樹脂分散在水中的陰離子電泳涂料「特開平10-46065號(hào)公報(bào)」；此外，還有將具備水分散性的樹脂與三聚氰胺樹脂混合，利用樹脂的SP值的差獲得無光涂層「特開2001-131494號(hào)公報(bào)」。但是上述兩個(gè)發(fā)明的涂料必須在170°C以上烘烤，容易使涂膜產(chǎn)生龜裂，對(duì)涂膜性能產(chǎn)生影響；另外其消耗能量增多，會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失。
[0005]此外，有使用含羧基及羥基的樹脂，封端多異氰酸酯化合物制造的水性電泳涂料，有得到140°C烘烤固化的性能優(yōu)異、光澤低的涂膜，但是其模具傷痕遮蔽性不夠「特開平8-41380號(hào)公報(bào)」。
[0006]上述提及的方法中乙烯基樹脂制造過程中大多采用溶液聚合法，制造過程中需要大量使用有機(jī)溶劑，涂料容易受到溶劑的影響，且含有大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatileorganic compounds, V0C),污染環(huán)境,對(duì)人體產(chǎn)生危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，該丙烯酸聚氨酯消光樹脂能夠在低溫下固化，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，模具痕跡遮蔽性優(yōu)良、消光效率高，不含有機(jī)溶劑，60°下光澤達(dá)到20以下。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供上述具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備方法。
[0009]本發(fā)明的再一目的在于提供上述具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的應(yīng)用。[0010]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，包含以下重量份計(jì)的組分:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于包含以下重量份計(jì)的組分:
丙烯酸酯:30-68份
陰離子型封閉聚氨酯:10-34份
非離子型聚氨酯:5-17份
引發(fā)劑:0.18-0.41份
鏈轉(zhuǎn)移劑:0.03-0.068份
堿性化合物:4.2-11.7份
水:90-204 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的丙烯酸酯由含羧基的不飽和丙烯酸酯類單體、含羥基不飽和丙烯酸酯類單體和自由基聚合性丙烯酸酯類單體混合組成； 所述丙烯酸酯的酸值為15-150mg KOH/g ;羥值為30-150mg KOH/g;玻璃化溫度為20-60°C ;分子量為100 00-100000的范圍；分子量分布為I~5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的含羧基的不飽和丙烯酸酯類單體為甲基丙烯酸或丙烯酸中的一種或兩種； 所述含羥基的不飽和丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丁酯、聚丙二醇單甲基丙烯酸酯或聚丙二醇單丙烯酸酯中的至少一種； 所述自由基聚合性丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酸月桂酯、N-甲基丙烯酰胺或苯乙烯中的兩種以上單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的丙烯酸酯中的混合單體的配合比率，為由以下重量份計(jì)的成分組成:
甲基丙烯酸甲酯:5.4-17.2份
甲基丙烯酸羥乙酯:4.5-10.2份
甲基丙烯酸:2.4-6.8份
甲基丙烯酸丁酯:6.0-10.7份
丙烯酸丁酯:7.2-13.1份
苯乙烯:4.4-10.0份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的陰離子型封閉聚氨酯為芳香族化合物、脂肪族化合物、脂環(huán)類異氰酸酯和聚酯多元醇在催化劑作用下，經(jīng)小分子醇類和含羧基擴(kuò)鏈劑加成聚合得到的聚氨酯；所述的聚酯多元醇含量占合成的聚氨酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%;所用聚酯多元醇數(shù)均分子量為200-5000 ;合成聚氨酯分子量為1000~7000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的陰離子型封閉聚 氨酯由以下步驟制備得到:0.1Omol異佛爾酮二異氰酸酯與0.025mol聚乙二醇混合，加入1-2滴催化劑二丁基月桂酸錫、50ml丙酮，攪拌均勻，于80°C恒溫水浴中回流反應(yīng)1.5h，攪拌下加入0.0125moll, 4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)lh，再加入0.0525mol 二羥甲基丙酸繼續(xù)反應(yīng)4h，加入0.8mol封端劑后繼續(xù)回流反應(yīng)2h，用二丁胺法測定產(chǎn)物中不含游離的-NCO時(shí)，降溫冷卻至60°C，加入0.0525mol堿性化合物繼續(xù)反應(yīng)0.5h，在高速攪拌下加入蒸餾水，劇烈剪切攪拌0.5h，冷卻降溫，抽除丙酮，制得陰離子型封閉聚氨酯； 所述的聚乙二醇的分子量為400~1000 ； 所述的封端劑有酚類化合物、醇類化合物、肟類化合物、活潑亞甲基類化合物、內(nèi)酰胺類化合物、胺類化合物、咪唑類化合物、尿素類化合物、氨基甲酸酯類化合物； 在陰離子型封閉聚氨酯的制備中，所述的堿性化合物為乙胺、丙胺、丁胺、芐胺、單乙醇胺、新戊醇胺、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、二乙胺、三乙胺、異丙胺、二異丙胺、三異丙胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、胺水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的非離子型聚氨酯由以下步驟制備得到:取0.05mol六亞甲基二異氰酸酯三聚體與0.15mol聚乙二醇單甲醚混合，加入I~2滴催化劑二丁基月桂酸錫、50ml丙酮，攪拌均勻，于80°C恒溫水浴中回流反應(yīng)，用二丁胺法測定產(chǎn)物中不含游離的-NCO時(shí)，在高速攪拌下加入蒸餾水，劇烈剪切攪拌0.5h，降溫冷卻，抽除丙酮，制得非離子型聚氨酯； 所述聚乙二醇單甲醚的分子量為500~2000 ； 所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的一種； 所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇類化合物； 所述的堿性化合物為乙胺、丙胺、丁胺、芐胺、單乙醇胺、新戊醇胺、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、二乙胺、三乙胺、異丙胺、二異丙胺、三異丙胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、胺水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種；通過這些堿性物質(zhì)達(dá)到的中和率30%~100% ； 所述的水為去離子水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂，其特征在于:所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂含有顏料、染料、交聯(lián)劑、消泡劑、穩(wěn)定劑。
9.權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將陰離子型封閉聚氨酯和非離子型聚氨酯溶于水后，加入部分丙烯酸酯、鏈轉(zhuǎn)移劑、部分的引發(fā)劑，充分混合，在75-85°C反應(yīng)0.5-1.5h，制得種子乳液；然后滴加剩余的丙烯酸酯和剩余的引發(fā)劑，滴加時(shí)間控制在3-5h，滴加完畢后在75-85°C保溫l_3h，降低溫度至45°C，加入堿性化合物調(diào)節(jié)pH值至8.0-9.5，得到具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂；所述的部分丙烯酸酯與剩余的丙烯酸酯的質(zhì)量比為1:3 ; 所述的部分的引發(fā)劑與剩余的引發(fā)劑的質(zhì)量比為1:3。
10.權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的具有相分離結(jié)構(gòu)的水性丙烯酸聚氨酯消光樹脂應(yīng)用于涂覆至木器或金屬器件上面干燥成膜，獲得光澤20以下的涂膜表面。
【文檔編號(hào)】C08G18/42GK103626930SQ201310616022
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】龐浩, 區(qū)菊花, 廖兵, 黃健恒, 鄧?yán)? 鄭景新, 劉海路, 程勁松 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司