專利名稱：水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域，涉及水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液及其制備方法；本發(fā)明同時還涉及該水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液作為主要成膜物在制備調(diào)濕涂料中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003規(guī)定，室內(nèi)相対濕度標(biāo)準(zhǔn)值，夏季空調(diào)房間為40%飛0%，冬季采暖房間為30%飛0%?？諝鉂穸仁签`項與人體健康和工作生活密切相關(guān)的重要環(huán)境參數(shù)，當(dāng)濕度過高，易引起金屬表面銹蝕、電器絕緣性下降、物品霉變加速、壁面結(jié)露嚴(yán)重、物品潮濕變形、墻皮脫落等；當(dāng)濕量過低，易造成人體皮膚皸裂、呼吸系統(tǒng)抵抗力下降，物品干裂變形、靜電起火等，影響安全、生產(chǎn)、生活和身體健康；當(dāng)濕度大幅度交替變化時，也會使許多物品發(fā)生形變，特別是ー些木制品、紙制品、藝術(shù)品等發(fā)生開裂、扭曲、翹皮、粉化、褪色等現(xiàn)象，影響物品美觀和性能，影響人體健康，給人民生活帶來極大 不便和經(jīng)濟損失，因此，控制室內(nèi)濕度對生產(chǎn)生活都顯得十分重要，尤其對南方潮濕和北方干旱地區(qū)，調(diào)節(jié)濕度尤為重要。調(diào)濕涂料是水敏感類呼吸涂料，具有吸、放濕功能，可以在被涂物的表面形成具有保護、裝飾、調(diào)濕功能的涂膜。調(diào)濕涂料是由成膜物、顔料、溶劑和助劑組成，其中成膜物是決定涂膜性能的主要因素，所以涂料的智能化首先應(yīng)從具有刺激/響應(yīng)的膜入手。成膜物包括有機成膜物和無機成膜物，絕大多數(shù)成膜物屬于聚合物樹脂。水性聚氨酯(PU)，是分子結(jié)構(gòu)中含有重復(fù)氨基甲酸酯(-NHC00-)結(jié)構(gòu)單元的高分子聚合物。它以水代替有機溶劑作為分散介質(zhì)，體系中不含或含很少量有機溶劑，具有不燃、無毒、環(huán)保、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點。聚丙烯酸酯乳液(PA)具有較好的耐水性、耐候性，但存在硬度大、不耐溶劑等缺點，與水性聚氨酯乳液的耐低溫、柔韌性好、機械性能好等優(yōu)點相結(jié)合，可克服各自的缺點，可制備出具有耐磨損性能、優(yōu)異的柔性和較高的拉伸強度的低成本水性樹脂。中國專利CN200810219958. 4公開ー種水性聚氨酯丙烯酸復(fù)合涂層劑，是由硅改性的聚氨酯和聚丙烯酸酯制備而成，エ藝相對復(fù)雜，成本高，且制備的聚氨酯涂層劑的初粘力和固含量較低。中國專利CN200910000809. 3公開了ー種應(yīng)用于塑料底材的高光澤、可快速紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯，該樹脂具有高度的光反應(yīng)活性且分散體的穩(wěn)定性更好，而且硬度高、耐磨性能優(yōu)異，特別適用于涂層ABS塑料底材，但并不適合應(yīng)用在內(nèi)墻調(diào)濕涂料中。中國專利CN201110178027. 6公開了ー種水性聚氨酯丙烯酸酯光固化涂料的制備方法，該方法制備的乳液分散均勻，穩(wěn)定性好，同時使固化膜的耐候性，力學(xué)性能，凝膠率以及固化時間等得到了很大的提高，但是該乳液以丙烯酸丁酯(BA)和三縮丙ニ醇雙丙烯酸酷(TPGDA)作為稀釋劑。CN201110070131. 3公開了ー種分子量分布較窄的聚氨酯丙烯酸酯樹脂的制備方法，該方法制得的聚氨酯丙烯酸酯樹脂具有優(yōu)異的機械性能和柔韌性，優(yōu)良的耐化學(xué)品和耐高低溫性能，良好的流平性，主要用于紫外光固化涂料、油墨和膠粘劑，但是，該涂料的制備需要在催化劑、阻聚劑及光引發(fā)劑存在的條件下制備而得，不僅成本高，而且不環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種吸、放濕性能良好的水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液； 本發(fā)明的另ー目的是提供ー種水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法；
本發(fā)明還有ー個目的，就是提供ー種水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液作為主要成膜物在制備調(diào)濕涂料中的應(yīng)用。(一)水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液
本發(fā)明水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，包括以下エ藝步驟
(I)水性聚氨酯乳液的制備取聚丙ニ醇f 50份，異佛爾酮ニ異氰酸酯O.廣20份，2，2- ニ羥甲基丙酸O. Γ20份，加入反應(yīng)容器中，用丙酮I 20份溶解，升溫至40 100で，反應(yīng)6(Γ240分鐘，再降溫至3(T70°C，加入三こ胺O. Γ20份，反應(yīng)5 30分鐘，然后加入蒸餾水5^20份，高速攪拌使其充分分散，得水性聚氨酯乳液；
所述高速攪拌速度為10(T500r/min，攪拌時間為5 30分鐘。(2)聚丙烯酸酯乳液的制備將甲基丙烯酸甲酯f 20份、丙烯酸f 20份、丙烯酸丁酷I 50份、雙丙酮丙烯酰胺I 20份、蒸餾水I 50份，引發(fā)劑O. I 20份及復(fù)合乳化劑O. Γ20份加入到反應(yīng)器中，于4(T10(TC下攪拌反應(yīng)I飛小時；降溫至3(T70°C，用氨水調(diào)PH值至7 10，得聚丙烯酸酯乳液；
上述各原料均以質(zhì)量份計；
所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨；
所述復(fù)合乳化劑為十二烷基硫酸鈉與吐溫-2(1的以1:廣1:5的質(zhì)量比復(fù)合而成。所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10% 30%。(3)復(fù)合乳液的制備將上述水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液按I:廣1:5的質(zhì)量比混合均勻，即得水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液。圖I為水性聚氨酯(3)、聚丙烯酸酯(I)和水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的(2)的紅外光譜圖，聚丙烯酸酯乳液由不飽和單體MMA、BA、AA和DAAM通過自由基共聚合反應(yīng)合成。從圖中可以看出不飽和鍵bC-HWlOOcnT1和(C=C) 1622CHT1伸縮振動吸收峰消失，而(C=O) 1733 CnT1處的羰基峰仍存在，說明DAAM雙鍵已與其它丙烯酸烯類單體發(fā)生共聚合反應(yīng)，成為共聚樹脂。所合成的水性聚氨酯乳液單體為IPDI、PPG、DMPA，從圖中可以看出2267CHT1處(-N=C=O)特征峰消失，在1650 cnT1有-C00_基團特征峰出現(xiàn)，說明水性聚氨酯乳液成功合成。從水性聚氨酯聚丙烯酸酯中可以看出水性聚氨酯的(-C00—)基團特征峰和聚丙烯酸酯的(C=O)基團特征峰沒有明顯的變化，只是簡單的復(fù)合，說明復(fù)合水性聚氨酯聚丙烯酸酯乳液成功合成。(ニ)水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的性能 I、基本性能檢測見表I。表I :乳液基本性能檢測
權(quán)利要求
1.水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，包括以下工藝步驟 (1)水性聚氨酯乳液的制備取聚丙二醇f50份，異佛爾酮二異氰酸酯0.廣20份，2，2- 二羥甲基丙酸0. I 20份，加入反應(yīng)容器中，用丙酮I 20份溶解，升溫至4(TlO(rC，反應(yīng)60 240分鐘，再降溫至3(T70°C，加入三乙胺0. I 20份，中和反應(yīng)5 30分鐘，然后加入蒸餾水5 20份，高速攪拌使其充分分散，得水性聚氨酯乳液； (2)聚丙烯酸酯乳液的制備將甲基丙烯酸甲酯f20份、丙烯酸f 20份、丙烯酸丁酯1 50份、雙丙酮丙烯酰胺1 20份、蒸餾水1 50份，引發(fā)劑0. r20份及復(fù)合乳化劑0. 1 20份加入另一反應(yīng)器中，于4(T10(TC下攪拌反應(yīng)廣6小時；降溫至3(T70°C，用氨水調(diào)PH值至7 10，得聚丙烯酸酯乳液； 上述各原料均以質(zhì)量份計 (3)復(fù)合乳液的制備將上述水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液按1:廣1:5的質(zhì)量比混合均勻，即得水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液。
2.如權(quán)利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，其特征在于步驟(1)所述高速攪拌速度為IOOr 500r/min，攪拌時間為5 30分鐘。
3.如權(quán)利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，其特征在于步驟(2)所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
4.如權(quán)利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，其特征在于步驟(2)所述復(fù)合乳化劑為十二烷基硫酸鈉與吐溫_2(|的以1:廣1:5的質(zhì)量比復(fù)合而成。
5.如權(quán)利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，其特征在于步驟(2)所述氨水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10% 30%。
6.如權(quán)利要求I所述方法制備的水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液作為主要成膜物在制備調(diào)濕涂料中的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述方法制備的水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液作為主要成膜物在制備調(diào)濕涂料中的應(yīng)用，其特征在于制備內(nèi)墻調(diào)濕涂料的原料和工藝如下 原料配比以質(zhì)量份計 膨潤土 0. r3o份，硅藻土 0. rso份，蒙脫土 0. r3o份，滑石粉o. r3o份，碳酸鈣(T30份，高嶺土 (T30份，鈦白粉(T30份；水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液廣30份，蒸餾水10 300份； 制備工藝將膨潤土、硅藻土、蒙脫土、滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、鈦白粉混合后用去離子水調(diào)勻；加入水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，混合均勻后研磨至細度在SOMffl以下，兌稀到用涂_6杯測量粘度為15 150s ;經(jīng)過濾、檢驗、包裝，得內(nèi)墻調(diào)濕涂料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備方法，其先以聚丙二醇、2,2-二羥甲基丙酸、異佛爾酮二異氰酸酯為主要原料，制得水性聚氨酯乳液；再以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、雙丙酮丙烯酰胺為主要原料，引發(fā)聚合制得聚丙烯酸酯乳液；最后將水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液混合得到水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液。以本發(fā)明制備的水性聚氨酯聚丙烯酸酯復(fù)合乳液為涂料主要成膜物生產(chǎn)的呼吸涂料，集裝飾性、調(diào)濕性、通透性、保溫防結(jié)露、耐水耐堿、抗堿等多重功能為一體，克服了傳統(tǒng)空調(diào)高耗能的缺點，同時還可防止墻體因各種滲漏、凝結(jié)水而造成的涂膜脫落，使涂膜更加持久耐用，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號C08G18/48GK102675798SQ201210191928
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者何玉鳳, 劉發(fā)銳, 張少飛, 王榮民, 趙雷雷 申請人:西北師范大學(xué)