專利名稱：：納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚氨酯合成技術(shù)，特別是一種納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法。
背景技術(shù)：
：聚氨酯是一種含軟段和硬段的嵌段共聚物，軟、硬鏈段的不同特性賦予了聚氨酯特有的微相分離結(jié)構(gòu)，從而使聚氨酯材料具有了良好的力學(xué)性能。隨著近年來人們對環(huán)境的日益重視，揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)的排放正受到越來越嚴(yán)格的限制，水性聚氨酯的研發(fā)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。目前，水性聚氨酯類涂層在織物、皮革、家具、建筑墻面等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。特別在建筑涂料領(lǐng)域，水性聚氨酯涂料能同時(shí)將聚氨酯涂料硬度高、附著力強(qiáng)、耐磨性、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)與水性涂料的低V0C相結(jié)合，已成為發(fā)展最快的建筑涂料品種之一。另一方面，納米技術(shù)已經(jīng)滲透到很多領(lǐng)域，為改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提高科技含量提供了新的機(jī)遇。納米技術(shù)在外墻涂料中的應(yīng)用，為開發(fā)新型外墻涂料開辟了一條新的途徑。當(dāng)前較多采用了氧化硅、氧化鈦、碳酸鈣、氧化鋅等無機(jī)納米粒子改性涂料，賦予涂料優(yōu)異的性能和功能。然而，無機(jī)納米粒子具有較高的活性，易于團(tuán)聚，難以長期穩(wěn)定分散。這是納米改性水性聚氨酯涂料合成需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種新型的納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明提供的納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法，包括如下步驟(1)在750r/min的攪拌速率條件下，將鈦酸丁酯與無水乙醇的混合液，緩慢加入到酸性水溶液中，獲得水合鈦離子溶液；(2)在500r/min的攪拌速率及一定溫度條件下，將上述水合鈦離子溶液緩慢加入到新制備的水性聚氨酯分散體中，反應(yīng)一段時(shí)間后，獲得納米二氧化鈦粒子原位改性的水性聚氨酯分散體；步驟(1)中，鈦酸丁酯與無水乙醇的質(zhì)量比為1:0.51:2;酸性水溶液的pH值控制在56.5;鈦酸丁酯與水的質(zhì)量比為1:61:10;步驟(2)中，反應(yīng)溫度控制在306(TC;反應(yīng)時(shí)間為112h;水合鈦離子溶液與水性聚氨酯分散體質(zhì)量比為3:18:i。本發(fā)明中，所述水性聚氨酯分散體采用傳統(tǒng)的丙酮法制備，其過程如下將異氰酸酯與聚醚二元醇E220在5(TC下反應(yīng)2h，然后升溫至75°C，并加入擴(kuò)鏈劑二乙烯三胺或二羥甲基丙酸進(jìn)行擴(kuò)鏈；再加入三羥甲基丙烷反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度；反應(yīng)2h后，用三乙胺調(diào)節(jié)pH值至7;接著在反應(yīng)產(chǎn)物中加入純凈水，經(jīng)攪拌乳化，3脫除丙酮，最終獲得水性聚氨酯分散體。本發(fā)明中，所述酸性水溶液是以硫酸、鹽酸、硝酸其中一種或幾種的組合調(diào)節(jié)水溶液pH值所形成。與現(xiàn)有制備技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)常見的納米粉體改性水性聚氨酯涂料存在易團(tuán)聚、難分散的問題，本發(fā)明在新制備的聚氨酯分散體中引入水合鈦離子，利用溶膠_凝膠反應(yīng)控制技術(shù)，使它們附聚在乳液粒子表面，形成相應(yīng)的定向排列結(jié)構(gòu)，直接在乳液粒子的表面原位合成結(jié)晶態(tài)的二氧化鈦納米粒子，而傳統(tǒng)溶膠_凝膠方法在低于IO(TC進(jìn)行包覆所獲得的納米包覆層并不具有晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致功能難以充分發(fā)揮。該納米粒子原位改性的水性聚氨酯分散體可用于配制水性聚氨酯涂料，從而有效解決了納米改性水性聚氨酯涂料制備中納米粉體易團(tuán)聚的問題。圖1是本發(fā)明中納米改性水性聚氨酯分散體的透射電鏡照片；圖2是該納米改性水性聚氨酯分散體表面的透射電鏡選區(qū)衍射照片，表明水性聚氨酯乳液粒子表面為結(jié)晶態(tài)的二氧化鈦納米粒子。具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。本發(fā)明中，首先采用傳統(tǒng)的丙酮法制備水性聚氨酯分散體，其過程如下將異氰酸酯與聚醚二元醇E220在5(TC下反應(yīng)2h，然后升溫至75°C，并加入二乙烯三胺、二羥甲基丙酸等擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈；再加入三羥甲基丙烷反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度；反應(yīng)2h后，用三乙胺調(diào)節(jié)pH值至7左右；接著在反應(yīng)產(chǎn)物中加入純凈水，經(jīng)攪拌乳化，脫除丙酮，最終獲得水性聚氨酯分散體。納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法包括如下幾個(gè)步驟(1)在750r/min的攪拌速率條件下，將鈦酸丁酯與無水乙醇的混合液，緩慢加入到酸性水溶液中，獲得水合鈦離子溶液；(2)在500r/min的攪拌速率及一定溫度條件下，將上述水合鈦離子溶液緩慢加入到之前新制備的水性聚氨酯分散體中，反應(yīng)一段時(shí)間后，獲得納米二氧化鈦粒子原位改性的水性聚氨酯分散體。本發(fā)明中，各實(shí)施例中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法，包括如下步驟(1)在750r/min的攪拌速率條件下，將鈦酸丁酯與無水乙醇的混合液，緩慢加入到酸性水溶液中，獲得水合鈦離子溶液；(2)在500r/min的攪拌速率及一定溫度條件下，將上述水合鈦離子溶液緩慢加入到新制備的水性聚氨酯分散體中，反應(yīng)一段時(shí)間后，獲得納米二氧化鈦粒子原位改性的水性聚氨酯分散體；步驟(1)中，鈦酸丁酯與無水乙醇的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶2；酸性水溶液的pH值控制在5～6.5；鈦酸丁酯與水的質(zhì)量比為1∶6～1∶10；步驟(2)中，反應(yīng)溫度控制在30～60℃；反應(yīng)時(shí)間為1～12h；水合鈦離子溶液與水性聚氨酯分散體質(zhì)量比為3∶1～8∶1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法，其特征在于，所述水性聚氨酯分散體采用傳統(tǒng)的丙酮法制備，其過程如下將異氰酸酯與聚醚二元醇E220在5(TC下反應(yīng)2h，然后升溫至75°C，并加入擴(kuò)鏈劑二乙烯三胺或二羥甲基丙酸進(jìn)行擴(kuò)鏈；再加入三羥甲基丙烷反應(yīng)，反應(yīng)過程中加入丙酮調(diào)節(jié)粘度；反應(yīng)2h后，用三乙胺調(diào)節(jié)pH值至7;接著在反應(yīng)產(chǎn)物中加入純凈水，經(jīng)攪拌乳化，脫除丙酮，最終獲得水性聚氨酯分散體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法，其特征在于，所述酸性水溶液是以硫酸、鹽酸、硝酸其中一種或幾種的組合調(diào)節(jié)水溶液PH值所形成。全文摘要本發(fā)明涉及聚氨酯合成技術(shù)，旨在提供一種納米改性水性聚氨酯分散體的合成方法。包括步驟在攪拌下將鈦酸丁酯與無水乙醇的混合液，緩慢加入到酸性水溶液中，獲得水合鈦離子溶液；在攪拌及一定溫度條件下，將上述水合鈦離子溶液緩慢加入到新制備的水性聚氨酯分散體中，反應(yīng)一段時(shí)間后，獲得納米二氧化鈦粒子原位改性的水性聚氨酯分散體。本發(fā)明在新制備的聚氨酯分散體中引入水合鈦離子，利用溶膠-凝膠反應(yīng)控制技術(shù)，使它們附聚在乳液粒子表面，形成相應(yīng)的定向排列結(jié)構(gòu)，直接在乳液粒子的表面原位合成結(jié)晶態(tài)的二氧化鈦納米粒子，該納米粒子原位改性的水性聚氨酯分散體可用于配制水性聚氨酯涂料，有效解決了納米粉體易團(tuán)聚的問題。文檔編號C08L75/08GK101696321SQ20091015448公開日2010年4月21日申請日期2009年11月2日優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日發(fā)明者周箭,楊輝,樊先平,申乾宏,盛建松,詹樹林申請人:浙江大學(xué);