一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，將聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯混合，于60~85℃下反應(yīng)1~4h，加入甲基硫脲嘧啶和屈他雄酮，反應(yīng)時間1h，反應(yīng)溫度80℃，得到聚氨酯預(yù)聚體A；向預(yù)聚體A加入擴鏈劑、N-甲基吡咯烷酮和甲酰胺，于75~85℃條件下反應(yīng)2.5~3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度70~95℃，反應(yīng)時間2~3h，加入中和劑進行中和反應(yīng)30~50min，加水進行乳化，得耐光性水性聚氨酯涂料，所制備的耐光性聚氨酯環(huán)保、價格低廉，廣泛應(yīng)用于墻體、家具、金屬器具表面，作為塑料、玻璃、造紙、紡織的粘合劑。
【專利說明】一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及聚氨酯的制備方法，特別涉及一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯主要應(yīng)用于皮革涂飾、紡織印染、造紙業(yè)、建筑涂料、膠粘劑等方面，噴涂于內(nèi)外墻體、家具、金屬器具表面的涂料和油漆，每時每刻都在與人類直接或間接接觸，有毒、有害涂料已也時刻威脅著人們的健康。由于使用的領(lǐng)域常接觸太陽光，由于太陽光線中含有大量對有色物體有害的紫外光，其波長約290~460nm，這些有害的紫外光通過化學(xué)上的氧化還原作用，使涂料發(fā)生顏色的變化。
[0003]聚氨酯進行聚合常采用二月桂酸二丁基錫做催化劑，但由于重金屬錫在隨著聚氨酯的降解而對環(huán)境造成危害，在合成中需要對催化劑進行改性與固定。
[0004]聚氨酯樹脂的耐光性常采用加入紫外線吸收劑和抗氧化劑提高耐光性，但傳統(tǒng)的合成抗氧化劑有叔丁基羥基茴香醚、過氧化氫叔丁基、叔丁基對苯二酚等，具有較大的毒副作用和致癌性，因此需要尋找高效環(huán)保、耐光技術(shù)。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種耐光性水性聚氨酯涂料制備方法，選擇二月桂酸二丁基錫作催化劑，聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯進行反應(yīng)，利用甲基硫脲嘧啶和屈他雄酮對二月桂酸二丁基錫進行固定，用耐光性材料作為擴鏈劑，N-甲基吡咯烷酮和甲酰胺取代傳統(tǒng)聚氨酯合成所使用的溶劑，用稀土絡(luò)合板栗刺殼栲膠對聚氨酯改性，制得一種耐光性水性聚氨酯涂料。
[0006]板栗刺殼栲膠的制備過程
(1)使用植物粉碎機將板栗刺殼粉碎成粉末以18目的篩子篩出，得板栗刺殼粉末A;
(2)將板栗刺殼粉末A放入150_蒸發(fā)皿中，于烘箱中在50°C時干燥至恒重，冷卻，得板栗刺殼粉末B ；
(3)稱取干燥的5g板栗刺殼粉末B，加入乙醇(化學(xué)純)溶液10mL,搖勻，得浸提液A。所使用微波爐微波在微波功率420w，微波處理時間120s處理；
(4)使用離心機于4500r/min的轉(zhuǎn)速下將浸提液A離心處理1min,取上清液進行抽濾，真空40°C干燥12h，得板栗刺殼栲膠粉末。
[0007]一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.1g,升高溫度600C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g和多聚磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ;
(2)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，將聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯按重量比3.5:1~4.5:1混合，于6(T85°C下反應(yīng)l~4h，加入甲基硫脲嘧啶和屈他雄酮，反應(yīng)時間Ih,反應(yīng)溫度80°C,得到聚氨酯預(yù)聚體A,所述催化劑用量為聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯總重量的0.3~0.6%,甲基硫脲嘧啶用量為聚四氫呋喃醚二醇、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1、.4%，屈他雄酮用量為聚四氫呋喃醚二醇、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.2~0.5% ；
(3)、向預(yù)聚體A加入預(yù)聚體重量1.5~3.4%的擴鏈劑和預(yù)聚體A重量18~25%的N-甲基吡咯烷酮和甲酰胺，于75~85°C條件下反應(yīng)2.5~3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度70~95°C，反應(yīng)時間2~3h，按預(yù)聚體A重量為10-15%的中和劑進行中和反應(yīng)30~50min，加水進行乳化60min,得耐光性水性聚氨酯涂料，甲酰胺和混合液A分別為預(yù)聚體A重量的1~ 2%和4~6％ ；聚四氫呋喃醚二醇的分子量為2000 ;擴鏈劑為4，8-二羥基喹啉-2-甲酸、L-絲氨酸、高鄰苯二甲酸、2-氨基苯酚_4-(2’ -羧基)磺酰苯胺中的任意一種；中和劑為2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽、1，2，3，4，5，6-環(huán)己烷六羧酸鈉鹽、4-吡啶羧酸鈉、2，8-雙(三氟甲基)喹啉-4-羧酸鈉、檸檬酸鈉、吡咯烷酮羧酸鈉中的任意一種。
[0008]本發(fā)明具有以下特點:
(O甲基硫脲嘧啶和屈他雄酮對催化劑進行固定，降低了聚氨酯由于重金屬錫引起的毒性難題，同時提高聚氨酯膜的流平性；
(2)選擇耐光材料為擴鏈劑和稀土與板栗刺殼栲膠的絡(luò)合物，提高了耐光效率，且選擇的耐光材料環(huán)保；
(3)N-甲基吡咯烷酮取代傳統(tǒng)聚氨酯合成所使用的溶劑，用甲酰胺提高N-甲基吡咯烷酮分散性，使聚氨酯所用溶劑毒性大大降低。
[0009]【具體實施方式】下面結(jié)合實例進一步說明本發(fā)明。
[0010]實例一
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.7g，升高溫度600C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g和多聚磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ;
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將聚四氫呋喃醚二醇105g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯30g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.41g存在的條件下，于60°C下反應(yīng)lh，加入甲基硫脲嘧啶0.14g和屈他雄酮0.27g，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到135g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入4，8-二羥基喹啉-2-甲酸2.03g、N-甲基吡咯烷酮24.3g和甲酰胺1.35g，于75°C反應(yīng)2.5h，加入混合液A5.4g，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時間2h，加2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽13.5g進行中和反應(yīng)30min，加水I1g進行乳化60min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0011]實例二
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.7g，升高溫度600C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g和多聚磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ;
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將聚四氫呋喃醚二醇135g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯30g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.99g存在的條件下，于85°C下反應(yīng)4h，加入甲基硫脲嘧啶0.66g和屈他雄酮0.83g，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到167g聚氨酯預(yù)聚體A ；
(3)、向預(yù)聚體A加入的L-絲氨酸5.68g、N-甲基吡咯烷酮41.8g和甲酰胺3.3g，于85°C反應(yīng)3.5h，加入混合液AlOg,反應(yīng)溫度950C，反應(yīng)時間3h，加I, 2，3，4，5，6-環(huán)己烷六羧酸鈉鹽25g進行中和反應(yīng)50min，加水130g進行乳化60min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0012]實例三
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.7g，升高溫度600C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g和多聚磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ;
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將聚四氫呋喃醚二醇120g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯30g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.68g存在的條件下，于70°C下反應(yīng)2.5h，加入甲基硫脲嘧啶0.38g和屈他雄酮0.53g，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到151g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入2-氨基苯酚_4-(2’-羧基)磺酰苯胺3.7g、N-甲基吡咯烷酮32.5g和甲酰胺2.3g，于80°C反應(yīng)3h，加入混合液A7.6g，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時間2.5h，加4-吡啶羧酸鈉18.9g進行中和反應(yīng)40min，加水130g進行乳化60min，得耐光性水性聚氣酷涂料。
[0013]實例四
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.7g，升高溫度60°C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g、多聚磷酸鈉0.4g和2-萘胺-3，6- 二磺酸鈉鹽0.01g,充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ；
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將聚四氫呋喃醚二醇105g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯30g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.41g存在的條件下，于60°C下反應(yīng)lh，加入甲基硫脲嘧啶0.14g和屈他雄酮0.27g，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到135g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入2-氨基苯酚_4-(2’-羧基)磺酰苯胺2.03g、N-甲基吡咯烷酮24.3g和甲酰胺1.35g，于75°C反應(yīng)2.5h，加入混合液A5.4g和3-氨丙基三羥基硅烷0.6g，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時間2h，加檸檬酸鈉13.5g進行中和反應(yīng)30min，加水IlOg進行乳化60min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0014]實例五
(1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.7g，升高溫度60°C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g、多聚磷酸鈉0.4g和胂凡納明0.03g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ;
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將聚四氫呋喃醚二醇105g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯30g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.41g存在的條件下，于60°C下反應(yīng)lh，加入甲基硫脲嘧啶0.14g和屈他雄酮0.27g，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到135g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉2.03g、N-甲基吡咯烷酮24.3g和甲酰胺1.35g，于75°C反應(yīng)2.5h，加入混合液A5.4g和1，4_雙(二甲基羥基硅基)苯0.3g，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時間2h，加吡咯烷酮羧酸鈉13.5g進行中和反應(yīng)30min，加水I1g進行乳化60min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0015]下面通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進一步說明本發(fā)明的有益效果:
為了定量描述涂料的耐光性能，采用分光光度儀進行檢測，以得到反色差值Λ Ε，來描述涂料與面漆的耐光性。Λ E代表了顏色變化程度，Λ E越大，顏色改變越明顯。一般來說，Δ E值為O~1.5屬輕微變化；Λ E值為1.5~3.0屬可感變化；Λ E值為3.0~6.0屬明顯變化(參見王芳，黨高潮，王麗琴，幾種有機文物保護聚合物涂料的光降解[J].西北大學(xué)學(xué)報，2005，35 (5):56~58)。
[0016]表一耐光性聚氨酯涂料所成膜耐光性

【權(quán)利要求】
1.一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于: (1)、用1mL濃度為0.lmol/L的硝酸水溶液溶解氧化釹0.5g和氧化鏑0.1g,升高溫度.600C，加入板栗刺殼栲膠0.4g和3-甲氧基-4-羥基扁桃酸0.6g，調(diào)整混合溶液pH為5，反應(yīng)lh，70°C加入鄰羥基苯甲酸0.5g和多聚磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)2h，得混合液A ; (2)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，將聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯按重量比3.5:1~4.5:1混合，于6(T85°C下反應(yīng)l~4h，加入甲基硫脲嘧啶和屈他雄酮，反應(yīng)時間lh，反應(yīng)溫度80°C，得到聚氨酯預(yù)聚體A，所述催化劑用量為聚四氫呋喃醚二醇與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯總重量的0.3 ^0.6%,甲基硫脲嘧啶用量為聚四氫呋喃醚二醇、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1~0.4%，屈他雄酮用量為聚四氫呋喃醚二醇、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的.0.2~0.5% ； (3)、向預(yù)聚體A加入預(yù)聚體重量1.5~3.4%的擴鏈劑、預(yù)聚體A重量18~25%的N-甲基吡咯烷酮、甲酰胺，于75~85°C條件下反應(yīng)2.5^3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度7(T95°C，反應(yīng)時間2~3h，按預(yù)聚體A重量為10-15%的中和劑進行中和反應(yīng)3(T50min，加水進行乳化.60min,得耐光性水性聚氨酯涂料，甲酰胺和混合液A分別為預(yù)聚體A重量的f 2%和4飛％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:聚四氫呋喃醚二醇的分子量為2000。
3.如權(quán)利要求1所述的一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:擴鏈劑為4，8- 二羥基喹啉-2-甲酸、L-絲氨酸、高鄰苯二甲酸、2-氨基苯酚-4-(2’ -羧基)磺酰苯胺中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:中和劑為2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽、1，2，3，4，5，6-環(huán)己烷六羧酸鈉鹽、4-吡啶羧酸鈉、.2，8-雙(三氟甲基)喹啉-4-羧酸鈉、檸檬酸鈉、吡咯烷酮羧酸鈉中的任意一種。
【文檔編號】C09D7/12GK104073149SQ201410345478
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】朱蕾, 高曉琳, 張建國 申請人:朱蕾