專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐黃變水性涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性涂料的制備方法，具體涉及一種光照條件下具備耐黃變性能的水性涂料的制備方法。( 二)、背景技術(shù)芳香族聚氨酯涂料具有強(qiáng)度高，耐磨性好，耐溶劑性好的特點(diǎn)。 但現(xiàn)有的芳香族聚氨酯涂料，在使用過(guò)程中容易吸收空氣中的水分，并在紫外光的作用下， 加速聚氨酯的降解和異構(gòu)化，使芳香族聚氨酯易于黃變。因此，影響芳香族聚氨酯黃變的因 素，除太陽(yáng)紫外光之外，還有空氣中的水分、臭氧和氮氧化物等。傳統(tǒng)涂料解決黃變問(wèn)題，通常只會(huì)添加抗紫外添加劑或屏蔽劑以延緩黃變時(shí)間， 但耐黃變等級(jí)一般都小于3級(jí)。對(duì)于符合環(huán)保要求的水性涂料而言，脂肪族的異氰酸酯價(jià) 格昂貴，制得的聚氨酯機(jī)械強(qiáng)度低、耐溶劑性和耐磨性差。因此，需要對(duì)芳香族的聚氨酯的 本體材料的配方進(jìn)行改進(jìn)，提高材料的耐水解性。如中國(guó)專(zhuān)利CN200910116141. 9公開(kāi)的 “合成革用芳香族耐黃變聚氨酯樹(shù)脂及其制備方法”，通過(guò)減少軟段結(jié)構(gòu)聚酯的含量，增加 聚醚的含量和調(diào)節(jié)抗氧化劑、紫外吸收劑的品種和用量，使得芳香族聚氨酯的耐黃變性能 得到一定改善。但是隨著軟段中聚醚的加入，材料的機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)有所下降。(三)、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種耐黃變水性涂料的制 備方法，通過(guò)調(diào)整聚碳酸酯聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)和分子量以及調(diào)整親水?dāng)U鏈劑的種類(lèi)和用 量，來(lái)降低聚氨酯的水解速度，從而降低聚氨酯黃變，得到耐黃變性能更好的水性涂料。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行1)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，按NC0/0H的摩爾比為2. 3 1 4 1，將聚碳酸酯二醇與4，4_ 二苯基甲烷二異氰酸酯混合，于60 90°C下反應(yīng)2 3h， 得到聚氨酯預(yù)聚體；所述催化劑的用量為聚碳酸酯二醇與4，4_ 二苯基甲烷二異氰酸酯總 質(zhì)量的0. 2 0. 5% 2)、向聚氨酯預(yù)聚體中加入羧基含量為聚氨酯預(yù)聚體總質(zhì)量1. 5 3%的親水?dāng)U 鏈劑和聚氨酯預(yù)聚體總質(zhì)量10 20%的丙酮溶劑，于50 70°C條件下反應(yīng)1 2h，按 C00H/NH2的摩爾比為0. 8 1 1. 2 1的比例，加入三乙胺對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行中和反應(yīng)20 40min，加水進(jìn)行乳化形成一種親水的聚碳酸酯聚氨酯備用；3)、在質(zhì)量濃度為5%的納米TiO2溶液中加入納米TiO2溶液質(zhì)量0. 1 0. 4%的 分散劑，在溫度為20°C、pH為7的條件下，超聲粉碎40min，得納米TiO2分散液；4)、將親水的聚碳酸酯聚氨酯固含量的2 5%的納米TiO2分散液加入到聚碳酸 酯聚氨酯中，在PH為7的條件下超聲分散20 60min，得到耐黃變水性聚氨酯涂料。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下積極效果聚碳酸酯二醇合成的聚氨酯，既具有聚酯型聚氨酯優(yōu)異的機(jī)械性能，又有聚醚型 聚氨酯的好的抗水解性，同時(shí)還有良好的生物相容性。通常用1，6_己二醇合成的聚碳酸酯 二醇結(jié)晶度高，合成的聚氨酯由于軟段結(jié)晶而使得材料的彈性和低溫使用性能較差。為降 低聚氨酯的結(jié)晶，本發(fā)明采用C原子數(shù)為4 12烷二醇共聚的方法得到聚碳酸酯二醇，最 終得到了耐水性好，彈性佳的聚氨酯涂料。
添加的納米TiO2具有粒徑小，紫外吸收能力強(qiáng)，同時(shí)還具有很強(qiáng)的屏蔽紫外作 用，通過(guò)分散劑超聲進(jìn)行分散后，可使納米TiO2穩(wěn)定存在于水性聚氨酯中，將由此合成的 水性涂料進(jìn)行成膜，并其進(jìn)行耐黃變和機(jī)械性能測(cè)試，其黃變等級(jí)可達(dá)3級(jí)以上，拉伸強(qiáng)度 40Mpa以上，斷裂伸長(zhǎng)率650%以上。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例一1)、在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，加入分子量為2000 的聚碳酸1，6己二醇酯二醇40g，4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯11. 6g，二月桂酸二丁基錫 0. Ilg,于60V反應(yīng)2h，得聚氨酯預(yù)聚體52. 7g。2)、向聚氨酯預(yù)聚體中加入親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丙酸2. lg，丙酮溶劑6. Ig于60°C 條件下反應(yīng)Ih ；再用2. Og三乙胺中和，加140. 9g水進(jìn)行乳化20min，得到固含量為28%的 親水的聚碳酸酯聚氨酯202. Sg。3)、將5g的納米TiO2加入95g水中，得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的TiO2溶液，再加入0. Ig六 偏磷酸鈉，用功率200W的超聲粉碎機(jī)，在溫度為20°C，pH為7的條件下，超聲時(shí)間為40min， 得到納米TiO2分散液。4)、將1. 2g的納米TiO2分散液添加到聚碳酸酯聚氨酯中，在pH為7的條件下超 聲分散20min，得到水性耐黃變涂料。經(jīng)測(cè)定，得到的水性耐黃變涂料的拉伸強(qiáng)度為40. IMpa,斷裂伸長(zhǎng)率為660%，黃 變等級(jí)為3級(jí)。實(shí)施例二1)、在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，加入分子量為2000的
聚碳酸1，5戊二醇-1，6己二醇酯二醇40g，4，4- 二苯基甲烷二異氰酸酯15. 6g，二月桂酸二 丁基錫0. 2g，于75°C反應(yīng)2. 5h，得聚氨酯預(yù)聚體55. Sg。2)、向聚氨酯預(yù)聚體中加入親水?dāng)U鏈劑數(shù)均分子量為550的羧基聚己內(nèi)酯二醇 15g，丙酮溶劑9. 8g，50°C條件下反應(yīng)1.5h ；再用2. 8g三乙胺中和，加161. 9g水進(jìn)行乳化 30min，得到固含量為30%親水的聚碳酸酯聚氨酯245. 3g。3)、將5g的納米TiO2加入95g水中，得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的TiO2溶液，再加入0. 3g 的十二烷基苯磺酸鈉，用功率400W的超聲粉碎機(jī)，在溫度為20°C，pH為7的條件下，超聲時(shí) 間為40min，得到納米TiO2分散液。4)、將2. 2g的納米TiO2分散液添加到聚碳酸酯聚氨酯中，在pH為7的條件下超 聲分散40min，得到水性耐黃變涂料。經(jīng)測(cè)定，得到的水性耐黃變涂料的拉伸強(qiáng)度為53. 8Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為840%，黃 變等級(jí)為3. 5級(jí)。實(shí)施例三1)、在裝有攪拌槳、溫度計(jì)、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，加入分子量為2000的
聚碳酸酯1，4 丁二醇-1，6己二醇40g，4，4- 二苯基甲烷二異氰酸酯20. Ig, 二月桂酸二丁基 錫0. 3g，于60V反應(yīng)3h，得聚氨酯預(yù)聚體60. 4g。2)、向聚氨酯預(yù)聚體中加入親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丁酸4. Sg,丙酮溶劑7. 3g，于 70°C條件下反應(yīng)2h ；再用3. 2g三乙胺中和，加138g水進(jìn)行乳化40min，得到固含量為32%的親水的聚碳酸酯聚氨酯213. 7g。3)、將5g的納米TiO2加入95g水中，得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的TiO2溶液，再加入0. Ig 六偏磷酸鈉和0. 3g聚乙二醇，用功率800W的超聲粉碎機(jī)，在溫度為20°C，pH為7的條件 下，超聲時(shí)間為40min，得到納米TiO2分散液。4)、將2. 7g的納米TiO2分散液添加到聚碳酸酯聚氨酯中，在pH為7的條件下超 聲分散60min，超聲分散后得到水性耐黃變涂料。經(jīng)測(cè)定，得到的水性耐黃變涂料的拉伸強(qiáng)度為61. 6Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為910%，黃 變等級(jí)為3. 5級(jí)。所采用的測(cè)試方法如下
(1)耐黃變測(cè)試方法將取下的聚氨酯薄膜，切割成50mmX 12mm的試樣，留一試樣 作空白，其余置于HZ-3017型燈泡式耐黃變實(shí)驗(yàn)箱，在300W的紫外燈下進(jìn)行光照24h，試樣 與燈泡的距離為25cm，曝光箱中的溫度60°C左右。待到達(dá)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，取出冷卻IOmin以上， 然后觀測(cè)其黃變性，并與空白試樣在灰色色卡上對(duì)其顏色進(jìn)行對(duì)比。(2)力學(xué)性能測(cè)試按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16421-1996《塑料拉伸性能小試樣試驗(yàn)方 法》。
權(quán)利要求
一種耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行1)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，按NCO/OH的摩爾比為2.3∶1～4∶1，將聚碳酸酯二醇與4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯混合，于60～90℃下反應(yīng)2～3h，得到聚氨酯預(yù)聚體；所述催化劑的用量為聚碳酸酯二醇與4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯總質(zhì)量的0.2～0.5％；2)、向聚氨酯預(yù)聚體中加入羧基含量為聚氨酯預(yù)聚體總質(zhì)量1.5～3％的親水?dāng)U鏈劑和聚氨酯預(yù)聚體總質(zhì)量10～20％的丙酮溶劑，于50～70℃條件下反應(yīng)1～2h，按COOH/NH2的摩爾比為0.8∶1～1.2∶1的比例，加入三乙胺對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行中和反應(yīng)20～40min，加水進(jìn)行乳化形成一種親水的聚碳酸酯聚氨酯備用；3)、在質(zhì)量濃度為5％的納米TiO2溶液中加入納米TiO2溶液質(zhì)量0.1～0.4％的分散劑，在溫度為20℃、pH為7的條件下，超聲粉碎40min，得納米TiO2分散液；4)、將親水的聚碳酸酯聚氨酯固含量的2～5％的納米TiO2分散液加入到聚碳酸酯聚氨酯中，在pH為7的條件下超聲分散20～60min，得到耐黃變水性聚氨酯涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于所述的聚碳酸酯 二醇由碳原子數(shù)4 12的直鏈或側(cè)鏈烷二醇與碳酸甲酯共聚得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于所述的聚碳酸酯 二醇的數(shù)均分子量Mn為1000g/mol 3000g/mol。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于所述的親水的聚 碳酸酯聚氨酯的數(shù)均分子量Mn為20000g/mol 35000g/mol。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于所述的親水?dāng)U鏈 劑為陰離子型，是二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸以及羧基聚己內(nèi)酯二醇中的一種或者兩種 以上的任意比例混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐黃變水性涂料的制備方法，其特征在于所述的納米TiO2 的分散劑為六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、三乙醇 胺、聚乙烯醇、多聚磷酸鈉、硅酸鈉中的一種或一種以上按任意比例的混合物。
全文摘要
本發(fā)明是一種耐黃變水性涂料的制備方法，首先制得聚氨酯預(yù)聚體；然后向聚氨酯預(yù)聚體中加入親水?dāng)U鏈劑和丙酮溶劑，并加入三乙胺對(duì)預(yù)聚體進(jìn)行中和反應(yīng)，加水進(jìn)行乳化形成一種親水的聚碳酸酯聚氨酯備用；然后制得納米Ti02分散液；最后將納米TiO2分散液加入到聚碳酸酯聚氨酯中，經(jīng)超聲分散得到耐黃變水性聚氨酯涂料。通過(guò)分散劑超聲進(jìn)行分散后，可使納米TiO2穩(wěn)定存在于水性聚氨酯中，將由此合成的水性涂料進(jìn)行成膜，并其進(jìn)行耐黃變和機(jī)械性能測(cè)試，其黃變等級(jí)可達(dá)3級(jí)以上，拉伸強(qiáng)度40Mpa以上，斷裂伸長(zhǎng)率650％以上。
文檔編號(hào)C09D175/04GK101864242SQ201010202610
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者王全杰, 蔣艷云 申請(qǐng)人:煙臺(tái)大學(xué)