羟基型含氟水性丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体的制备方法

摘要

本发明涉及羟基型含氟水性丙烯酸酯-聚氨酯的制备方法。其制备工艺为：(1)将不同比例的含双键的二元醇和二元酸经缩聚反应合成不饱和端羟基聚酯；(2)利用不饱和聚酯做为聚氨酯的软段，加入一定量二元醇扩链剂，亲水单体、催化剂和二异氰酸酯反应，经中和，加水扩链，制备出了含有不饱和双键的水性聚氨酯；(3)用该水性聚氨酯大单体为表面活性剂，用丙烯酸酯类-乙烯类单体、含氟丙烯酸酯类单体及含羟基的丙烯酸酯类单体，以无皂乳液聚合的方法合成了羟基型含氟水性丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体。本发明可以通过调节氟单体及羟基单体用量调整树脂结构和各种性能。本发明将羟基引入水性氟丙烯酸酯-聚氨酯的大分子链中，由其可以同水性多异氰酸酯及水性氨基树脂配制室温干燥或烘烤型热固性水性漆，大大提升水性漆的性能；所配涂料可以用于木器、金属、塑料、混凝土等各种基材。

主权项

羟基型含氟水性丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体的制备方法，其工艺包括以下步骤：(a)不饱和端羟基聚酯的合成：在氮气的保护下，依设计配方将二元醇，二元酸/酐，溶剂二甲苯加入装有温度计、分水器、搅拌器的反应器中，用电热套加热至冷凝管中开始有回流，升温到140℃，开动搅拌，缓慢升温至190℃，升温时间为4小时，在190℃保温反应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40℃，过滤、出料，得不饱和端羟基聚酯，羟值控制在56～112mgKOH/g树脂，其中，配方原料的质量比为：二元酸/酐∶二元醇∶溶剂二甲苯＝15～35∶20～40∶3～10；(b)不饱和水性聚氨酯的合成：将上述不饱和端羟基聚酯，二元醇扩链剂，亲水单体加入装有搅拌器、温度计的反应器中，在110℃条件下，真空脱水1小时，真空度≥0.060kPa；撤掉真空，通入氮气保护，然后降温至60-80℃，加入溶剂使亲水单体溶解，溶剂的量由预聚体系按80％固体分计算得到，溶剂为丙酮或N-甲基吡咯烷酮，然后滴加二异氰酸酯，1小时滴加完毕，然后升温到80℃，加入催化剂，继续保温反应2小时后，开始测定NCO含量，当NCO含量达到理论值±0.2％时，NCO含量理论值指羟基完全反应后剩余NCO基团占体系的质量的百分数；再降温至60℃，加入中和剂，搅拌反应0.5小时；期间可用丙酮调节体系粘度；降温至40℃，在高速搅拌下滴加温度为15℃～20℃的去离子水，强力分散2～5分钟后加入扩链剂，继续分散1.5小时，60℃减压脱除丙酮，得半透明状不饱和水性聚氨酯，其中，配方原料的质量比为：不饱和端羟基聚酯∶二元醇扩链剂∶亲水单体∶二异氰酸酯∶催化剂∶中和剂∶去离子水∶扩链剂＝15～30∶2～10∶2.5～9∶18～35∶0.03～0.08∶1.8～12∶50～180∶0.5～2.5；(c)羟基型水性氟丙烯酸-聚氨酯杂化体树脂的合成：取上述一定量不饱和水性聚氨酯和稀释用水加入于带有搅拌装置、温度计、冷凝管和恒压滴液漏斗的反应器中，将(甲基)丙烯酸酯类单体、乙烯基类单体、氟丙烯酸类单体、羟基丙烯酸酯类单体与引发剂混合，得单体混合液，取其10％～30％加入反应器，温度控制在40℃～60℃，搅拌0.5小时溶涨胶粒；升温至80℃，从滴液漏斗滴加剩余单体混合液，3～4小时滴完，视冷凝管中单体回流速度来控制滴加速度；升温至85℃继续反应1小时；最后冷却至40℃，加中和剂调整pH值为8.0～8.5，400目尼龙网过滤，得到羟基型含氟水性丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体，其中：(甲基)丙烯酸酯类单体-乙烯基类单体、氟丙烯酸类单体和羟基丙烯酸酯类单体的总质量占不饱和水性聚氨酯固体份的0.8～3.0倍；(甲基)丙烯酸酯类单体或(和)乙烯基类单体、氟丙烯酸酯类单体和羟基型单体的用量分别占丙烯酸树脂的30％～60％、10％～46％和10％～35％；引发剂的用量占丙烯酸树脂的0.3％～3.0％；稀释用水量按杂化体固体分要求计算得到，杂化体固体分设计在30％～50％。