一種聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及化工，具體涉及一種聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、粉末涂料作為一種高效、環(huán)保的涂料品種，近年來得到了迅猛的發(fā)展。與傳統(tǒng)的液體涂料相比，粉末涂料具有無公害、省資源、效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。

2、盡管粉末涂料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問題，這些問題限制了其更廣泛的推廣和使用：（1）單一樹脂的局限性：聚氨酯樹脂：雖然具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐寒性和耐磨性，但其耐高溫性、耐候性和耐水解性能較差，限制了其在某些惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。聚丙烯酸酯樹脂：雖然具有較好的光澤、耐水性和耐戶外老化性，但其硬度大、附著性、柔韌性差，影響涂層的綜合性能。（2）涂層性能的不足：耐候性：許多現(xiàn)有的粉末涂料在長期暴露于戶外環(huán)境中，容易出現(xiàn)老化、褪色等問題。耐化學(xué)品性：在一些特殊應(yīng)用中，涂層需要承受各種化學(xué)品的侵蝕，而現(xiàn)有的一些粉末涂料在這方面表現(xiàn)不佳。附著力：涂層與基材的附著力不足，容易導(dǎo)致涂層脫落，影響使用壽命。柔韌性：涂層在受到外力作用時容易開裂，特別是在基材變形的情況下。（3）施工難度：流平性：現(xiàn)有的粉末涂料在施工過程中，流平性較差，容易出現(xiàn)橘皮、針孔等缺陷。（4）固化速度：固化速度過快或過慢都會影響涂層的質(zhì)量和施工效率。（5）環(huán)保問題：voc排放：雖然粉末涂料本身不含揮發(fā)性有機(jī)化合物，但在生產(chǎn)和施工過程中，仍有可能產(chǎn)生其他有害物質(zhì)，影響環(huán)境和健康。

3、因此，亟需聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備方法，不僅保留了聚氨酯的優(yōu)良力學(xué)性能、耐寒性和耐磨性，還改善了其耐高溫性、耐候性和耐水解性能。同時，應(yīng)用于涂層中以提高涂層的光澤、耐水性和耐戶外老化性，克服了其硬度大、附著性、柔韌性差的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備方法及其在涂料中的應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中解決了現(xiàn)有技術(shù)中聚氨酯-丙烯酸酯分散體穩(wěn)定性差、綜合性能不足的問題，提高其附著力、耐化學(xué)品性、柔韌性、耐候性和流平性，從而制備出具有優(yōu)異綜合性能和高效加工性能的涂料。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.雙功能預(yù)聚體的制備：將縮水甘油基苯基醚與己二酸反應(yīng)生成多官能度丙烯酸酯衍生物，再與末端為巰基的硫代聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)，得到雙功能預(yù)聚體；

5、s2.混合液a的制備：將80-120份硫代聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體與10-20份降粘溶劑、8-10份親水?dāng)U鏈劑以及10-13份二羥基丙酸酯混合，充分?jǐn)嚢杈鶆颍?0-80℃下反應(yīng)1.5-2.5h，二羥基丙酸酯中的羥基與硫代聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)，生成異氰酸酯封端的預(yù)聚物；

6、s3.雙鍵封端的聚氨酯預(yù)聚物的制備：測定混合液a中異氰酸酯基的含量，并將與異氰酸酯基等物質(zhì)量的環(huán)氧樹脂和混合液a混合，反應(yīng)得到雙鍵封端的聚氨酯預(yù)聚物；

7、s4.混合液b的制備：將所述雙鍵封端的聚氨酯預(yù)聚物溶解于甲苯后脫除溶劑，得到末端含羧基的聚氨酯分散體，將所述末端含羧基的聚氨酯分散體稀釋至固含為20-30%的混合液b；

8、s5.聚氨酯-丙烯酸酯分散體的制備：將所述混合液b與己二酸酐混合乳化，所得乳化液與引發(fā)劑溶液混合反應(yīng)得到羧基封端的聚氨酯分散體。

9、進(jìn)一步地，s1包括以下具體步驟：

10、s11.多官能度丙烯酸酯衍生物的合成：將80-120份縮水甘油基苯基醚與100-135份己二酸混合，加入1-4份酯化反應(yīng)催化劑，在80-120℃下反應(yīng)至酸值達(dá)到5mg?koh/g以下；

11、向反應(yīng)液中加入3-6份環(huán)氧化反應(yīng)催化劑和180-220份二氯甲烷，在氮?dú)鈿夥?、冰水浴的條件下滴加145-160份己二酸酐，滴完后升至室溫反應(yīng)10-12h，最后過濾，用飽和碳酸鈉溶液洗滌，無水氯化鈣干燥有機(jī)相，過濾后蒸干溶劑，得到多官能度丙烯酸酯衍生物；

12、s12.硫代聚氨酯預(yù)聚體的合成：在氮?dú)鈿夥铡⒈〉臈l件下，將85-125份多異氰酸酯滴加至118-126份二硫醇中，同時加入1-3份異氰酸酯反應(yīng)催化劑，滴完后升至室溫待多異氰酸酯與二硫醇完全反應(yīng)得到末端為巰基的硫代聚氨酯預(yù)聚體；

13、s13.雙功能預(yù)聚體的合成：將90-112份末端為巰基的硫代聚氨酯預(yù)聚體與115-125份多官能度丙烯酸酯衍生物和22-35份己二酸混合，控制巰基與羧基的官能團(tuán)摩爾比在1:1-1:3之間，待巰基完全反應(yīng)，得到雙功能預(yù)聚體。

14、進(jìn)一步地，所述酯化反應(yīng)催化劑為鈦酸四丁酯、硫酸氫鈉、n，n-二甲基氨基吡啶、1，8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯中的一種或多種；

15、環(huán)氧化反應(yīng)催化劑為三氟化硼乙醚絡(luò)合物、過氧乙酸、n，n-二異丙基乙胺、1，5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯中的一種或多種；

16、異氰酸酯反應(yīng)催化劑為二醋酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二正丁基錫二月桂酸酯、二正辛基錫氧化物、n，n-二甲基氨基吡啶中的一種或多種。

17、進(jìn)一步地，所述s2中，降粘溶劑占混合液a質(zhì)量的5-15%；親水?dāng)U鏈劑占混合液a固含量的6-8%；二羥基丙酸酯占混合液a固含量的6-10%。

18、進(jìn)一步地，所述降粘溶劑包括二甲基亞砜、n，n-二甲基甲酰胺、乙酸甲酯、乙酸異丙酯、氮甲基吡咯烷酮、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯和1，4-二氧六環(huán)中至少一種。

19、進(jìn)一步地，所述親水?dāng)U鏈劑包括二乙醇胺、雙羥甲基丙酸、雙羥甲基丁酸、酒石酸、11，3-丙二醇-2-磺酸鈉和1，2-丁二醇-3-磺酸鈉中至少一種。

20、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種聚氨酯-丙烯酸酯分散體，采用上述的制備方法制得。

21、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種涂料，包含上述的聚氨酯-丙烯酸酯分散體。

22、進(jìn)一步地，包括以下重量份數(shù)的組分：

23、含羥基的環(huán)氧樹脂70-80份、聚氨酯-丙烯酸酯分散體50-60份、低溫固化劑5-10份、流平劑0.5-2.5份、潤濕劑0.5-1.5份、沉淀硫酸鋇4-8份、鈦白粉10-22份、固化促進(jìn)劑1-3份、光引發(fā)劑0.1-0.5份、防沉降劑0.1-0.5份、固體石蠟0.1-0.5份。

24、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種上述的涂料的制備方法，包含如下步驟：

25、s1.按配方稱取物料裝入研磨機(jī)中研磨1-2h，得混合物料；

26、s2.將混合物料用螺旋輸送機(jī)輸送到共混擠出機(jī)中熔融混合擠出，并用冷卻輥冷壓成片，將冷壓片經(jīng)破碎機(jī)破碎后，輸送到氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行細(xì)粉碎；

27、s3.通過旋風(fēng)分離器收集被粉碎的半成品，再經(jīng)100目的篩粉機(jī)去除雜物和粗粉末，得涂料成品。

28、本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

29、1.本技術(shù)的聚氨酯-丙烯酸酯分散體通過多官能度丙烯酸酯衍生物和硫代聚氨酯預(yù)聚體的結(jié)合，提供了卓越的柔韌性、耐候性和耐化學(xué)品性。聚氨酯部分賦予涂層良好的柔韌性和耐沖擊性，而丙烯酸酯部分則增強(qiáng)了涂層的耐候性和耐化學(xué)品性，使其在各種環(huán)境條件下表現(xiàn)出色。分散體具有良好的穩(wěn)定性和分散性，不易發(fā)生沉降和分層，確保了涂料在儲存和使用過程中的均勻性和一致性。異氰酸酯封端的預(yù)聚物與基材的反應(yīng)性良好，確保涂層具有優(yōu)異的附著力，提高涂層的持久性和耐久性。

30、2.本技術(shù)通過合理配比環(huán)氧樹脂、聚氨酯-丙烯酸酯分散體和其他助劑，涂料在附著力、耐化學(xué)品性、柔韌性、耐候性、流平性和表面性能等方面均表現(xiàn)出色，適用于多種基材和應(yīng)用場景。降粘溶劑和親水?dāng)U鏈劑的使用有效降低了混合液的粘度，提高了涂料的加工性能和施工便利性。流平劑和潤濕劑的加入進(jìn)一步改善了涂層的表面質(zhì)量和流平性，減少了橘皮、針孔等缺陷。

31、3.本技術(shù)通過優(yōu)化的制備工藝和設(shè)備，確保了涂料的均勻性和穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。涂料成品具有良好的施工性能和優(yōu)異的使用效果，適用于室內(nèi)和室外的各種涂裝需求。