一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方法，屬于 涂料領域。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯涂料是指涂膜中含有相當氨酯鍵的涂料。聚氨酯高聚物分子間能形成非環 及/或環形的氫鍵，在外力的作用下，氫鍵可分離吸收外來的能量（每mol吸收20~25kj)， 當外力除去后又可重新再形成氫鍵。如此獨特的結構使聚氨酯涂膜具有高度的機械耐磨性 和韌性，同時聚氨酯涂膜又具有極好的附著力，裝飾性，防護性以及低溫成膜性使聚氨酯涂 料在國防、基建、化工防腐、車輛、飛機、木器等領域得到了廣泛應用。
[0003] 聚氨酯涂料具有良好的裝飾保護功能，但傳統聚氨酯涂料中含有大量的酯類，酮 類，苯類以及游離異氰酸酯，有礙人體健康，破壞生態環境。為了避免大量有機溶劑的揮發， 科研人員研發了水性聚氨酯涂料；一般水性聚氨酯極大的降低了 V0C的含量，但因異氰酸 酯會與水反應產生二氧化碳氣體，施工操作不慎易引起膠化，層間剝離、起小泡等弊病。同 時水性雙組份聚氨酯涂料價格較高，所以水性雙組份聚氨酯涂料在應用中具有一定的局限 性。

【發明內容】

[0004] 本發明公開了一種可用于水性雙組份聚氨酯涂料的丙烯酸改性樹脂的制備方法， 該樹脂可以與有機二異氰酸酯或多異氰酸酯配合使用，不僅比一般溶劑型聚氨酯涂料更低 的 V〇C含量；還解決了一般水性雙組份聚氨酯涂料在施工時候易出現的層間剝離、起泡等 弊病；而且也降低了水性雙組份聚氨酯涂料的成本。
[0005] 一種水性雙組份聚氨酯涂料，由A、B組分構成，A組分為丙烯酸改性樹脂，樹脂的 分子量范圍為500-20000,優選范圍為1000-3500, B組分為含有多異氰酸酯物質。
[0006] A組分為丙烯酸改性樹脂，由以下重量百分數的原料反應合成：0-80份高分子樹 月旨、0-60份溶劑、10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類單體、0-8份引發劑、0. 1-20份有機胺、 0-20份酸類物質。
[0007] A組分配方的各種原料優選方案為：0-50份高分子樹脂、10-60份溶劑、20-80份乙 烯基或丙烯酸及其酯類單體、〇. 1-8份引發劑、0. 1-10份有機胺、0. 1-10份酸類物質。
[0008] 其中高分子樹脂選自聚酯樹脂、醇酸樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂中的一種或幾種。
[0009] 高分子樹脂選自聚酯或醇酸樹脂，其合成過程中選用的單體包括：己二酸、順丁烯 二酸酐、對苯二甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐，三羥甲基丙烷、新戊二醇、二羥甲基丙酸、蓖 麻油酸、豆油酸、椰子油酸、合成脂肪酸中的一種或幾種。
[0010] 所述溶劑選自乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇或醇酯十二、 N-甲基吡咯烷酮，二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
[0011] 所述乙烯基或丙烯酸及其酯類單體選自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、1，2-環氧-4-乙烯基環己 烷、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸羥丙 酯中的一種或幾種。
[0012] 所述引發劑選自過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二異丁腈、偶氮二異 庚腈、過氧化環己酮、叔丁基過氧化氫、過氧化異丙苯、過氧化氫、過硫酸鹽、偶氮二異丁酸 二甲酯、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、2, 2'-偶氮二（2-甲基-4-羧基丁腈）、2, 2'-偶氮二（2-氰 丙烷-1-磺酸鹽）中的一種或幾種。
[0013] 所述有機胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、單甲基乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇中的一種或幾種。
[0014] 所述酸類物質為鹽酸、硫酸、磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、乳酸中 的一種或幾種。
[0015] 雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)添加或合成高分子樹脂0-80重量份，將多元酸及多元醇加入反應器中，升溫， 釜溫160-240°C，柱溫90-105°C，反應出水，測出水量，控制酸值小于5mgKOH/g ;
[0017] (2)將0-60重量份的溶劑，加入三口瓶中，升溫至60°C -150°C ;
[0018] (3)攪拌情況下在60-150°C滴加10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類和引發劑的混 合物，2-6hr滴加完畢，滴加完畢后60-150°C保溫2-4hr ;
[0019] (4)降溫至50-90°C，加入0. 1-20份有機胺，在攪拌的狀態下，保溫0. 5-3hr ; [0020] (5)保溫條件下加入0-20份酸類物質，攪拌0. 5-2hr即得到雙組份聚氨酯涂料用 水性聚酯改性丙烯酸樹脂。
[0021] B組分是多異氰酸酯類固化劑。可供選擇的多異氰酸酯固化劑包括：TDI、HDI、 MDI、IPDI等多異氰酸酯單體及其二聚體、三聚體和多聚體、以及上述異氰酸酯二聚體、三聚 體和多羥甲基丙烷（三羥甲基丙烷、甘油等）反應生成的物質。
[0022] 本發明的有益效果是：作為主要成膜物質之一的水性丙烯酸樹脂可以與溶劑型異 氰酸酯配伍使用，使溶劑型異氰酸酯分散在水中，卻沒有與水大量反應產生氣體形成氣泡 和降低涂膜性能，解決了在施工過程中產生的層間剝離，起泡等弊病；解決了雙組份聚氨酯 膠黏劑VOC含量高、組分性能不穩定、粘結性能受外界含羥基物質的影響；作為涂料的高分 子成膜物，大大降低了涂料的VOC排量和涂料穩定性，同時也降低了聚氨酯涂料的成本；而 作為聚氨酯材料的合成原料，使施工的VOC含量大大降低，材料氣泡弊病將根本解決，有效 抑制了材料本身的缺陷發生，使施工難度降低。
【具體實施方式】
[0023] 丙烯酸改性樹脂的制備 [0024] 實施例1
[0025] 表1聚酯部分合成選用多元酸及多元醇投料表
[0026]
【主權項】
1. 一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： (1) 添加或合成高分子樹脂0-80重量份，將多元酸及多元醇加入反應器中，升溫，釜溫 160-240°C，柱溫90-105°C，反應出水，測出水量，控制酸值小于5mgKOH/g，或者直接將高分 子聚合物加入反應器中； (2) 將0-60重量份的溶劑，加入反應器，升溫至60°C_150°C; (3) 攪拌情況下在60-150°C滴加10-90份乙烯基或丙烯酸及其酯類和引發劑的混合 物，2-6hr滴加完畢，滴加完畢后60-150°C保溫2-4hr。 (4) 降溫至50-90°C，加入0. 1-20份有機胺，在攪拌的狀態下，保溫0. 5-3hr; (5) 保溫條件下再加入0-20份酸類物質，攪拌0. 5-2hr即得到雙組份聚氨酯涂料用水 性丙烯酸樹脂。
2. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：選用0-50份高分子樹脂、10-60份溶劑、20-80份乙烯基或丙烯酸及其酯類 單體、0. 1-8份引發劑、0. 1-10份有機胺、0. 1-10份酸類物質。
3. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述高分子樹脂選自聚酯樹脂，環氧樹脂，醇酸樹脂，酚醛樹脂中的一種或 幾種。
4. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備 方法，其特征在于：高分子樹脂選自聚酯或醇酸樹脂，其合成過程中選用的單體包括：己二 酸、順丁烯二酸酐、對苯二甲酸、間苯二甲酸、偏苯三酸酐，三羥甲基丙烷、新戊二醇、二羥甲 基丙酸、蓖麻油酸、豆油酸、椰子油酸、合成脂肪酸中的一種或幾種。
5. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述溶劑選自乙二醇單丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇、醇酯 十二、N-甲基吡咯烷酮，二乙二醇丁醚中的一種或幾種。
6. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述乙烯基或丙烯酸及其酯類單體選自苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基 丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、1，2-環氧-4-乙烯 基環己烷、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯 酸羥丙酯中的一種或幾種。
7. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述引發劑選自過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二異丁腈、偶 氮二異庚腈、過氧化環己酮、叔丁基過氧化氫、過氧化異丙苯、過氧化氫、過硫酸鹽、偶氮二 異丁酸二甲酯、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、2, 2'-偶氮二（2-甲基-4-羧基丁腈）、2, 2'-偶氮 二（2-氰丙烷-1-磺酸鹽）中的一種或幾種。
8. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述有機胺選自二乙烯三胺、三乙烯四胺、單甲基乙醇胺、二乙醇胺、2-氨 基-2-甲基-1-丙醇中的一種或幾種。
9. 如權利要求1所述之一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的制備方 法，其特征在于：所述酸類物質選自鹽酸、硫酸、磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、檸檬酸、甲酸、乙
【專利摘要】本發明是屬于涂料領域，它是一種新型水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂的其制備方法。直接選用高分子樹脂或者用原料合成高分子樹脂，然后添加溶劑在一定溫度下或引發劑條件下用乙烯基或丙烯酸及其酯類單體對高分子樹脂改性，再分別用有機胺和酸類物質反應即得到水性雙組份聚氨酯涂料用丙烯酸改性樹脂。本發明方法制備的丙烯酸改性樹脂，可與有機二異氰酸酯或多異氰酸酯組分配合使用制成水性雙組份聚氨酯涂料，該涂料不僅比一般溶劑型聚氨酯涂料具有更低的VOC含量；還解決了一般水性聚氨酯涂料在施工時候易出現的層間剝離、起泡、粘結不良、材料缺陷等弊病；同時也降低了水性雙組份聚氨酯涂料的成本。
【IPC分類】C08F220-14, C08F220-18, C08F220-32, C08F283-01, C09D175-06, C08F212-08, C09D175-04
【公開號】CN104693372
【申請號】CN201510112614
【發明人】黃瑩瑩, 程建軍, 秦文
【申請人】北京金匯利應用化工制品有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月13日