一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自消光水性丙烯酸‑聚氨酯核壳乳液及其制备方法，通过改进组分及制备工艺，采用水性丙烯酸‑聚氨酯核壳乳液单组份产品，形成以丙烯酸酯为核、聚氨酯为壳的无皂核壳乳液，改变亲水基团的比例和聚合物链的摩尔质量来控制聚氨酯水分散体的粒径，使其聚合物具有相对较大的粒径和较宽的粒径分布，在干燥过程中，使与消光粉类似的聚氨酯乳胶微粒分布在漆膜表面，即以丙烯酸酯为核、聚氨酯水分散体中较大的粒径与较小的粒径为壳形成粗糙程度较大的漆膜，具有低光泽、高硬度、耐水性优良等优点，而无需另行添加消光剂；工艺合理、组分少、乳液综合性能好，且成本较低。

Self extinction waterborne acrylic polyurethane core shell emulsion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液及其制备方法
本专利技术涉及高分子汽车涂料领域，更具体而言，涉及一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液及其制备方法。
技术介绍
油漆根据其漆膜表面光泽度不同，可分为哑光、半哑和高光三种。其光泽度从低到高，划分是根据对光线的反射程度来定的，还可以继续细分，例如黑色亚光漆的光泽可分为以下几种：超哑光、哑光、蛋壳光(柔光)、丝光(缎光)、半光(半哑)、高光(亮光)等。漆膜光泽度一般受如下因素的影响：(1)油漆中颜料的粒度及在基料中的分散性将影响漆膜光泽。颜料细度越细，在基料中的分散均匀性越好，有助于形成平整光滑的漆膜。(2)油漆中的颜基比对漆膜光泽产生影响。由于漆膜中颜料颗粒弱化了镜面反射致使光泽降低，而且随着颜料体积浓度(P.V.C)的增加光泽逐渐下降。(3)当颜基比一定时，颜料的吸油量越大，光泽越低。(4)各色颜料对光的吸收和反射程度不同，由于黑漆对光完全吸收，而白漆对光完全反射，所以黑色漆比白色漆显示高光泽。(5)油漆中选用的溶剂种类直接影响其挥发速度的快慢，而过快或过慢都会影响漆膜的平整程度，降低漆膜光泽。(6)、漆膜表面光泽高低，不仅取决于漆膜表面的平整和粗糙程度、光的入射角度也将对光泽产生影响，入射角越大，反射光的强度越高。现有技术中，往往是通过在组分中增加消光剂以获得低光泽度漆膜，但其制成的涂膜表面光学效应不均匀，并且其光泽随着时间推移发生较大变化导致产生局部色差；另一方面，外加消光剂所制备的涂料储存稳定性较差，容易增稠、沉降团聚，不利于长时间储存，使用分散剂来分散消光剂时导致漆膜干燥后耐水性下降，其性能与效果均不能满足市场需求。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液及其制备方法，通过改进组分及制备工艺，采用水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液单组份产品，形成以丙烯酸酯为核、聚氨酯为壳的无皂核壳乳液，且使以聚氨酯水分散体中较大的粒径与较小的粒径分别吸附在丙烯酸酯核上形成表面粗糙度较大的壳，使其形成的漆膜具有低光泽、高硬度、耐水性优良等优点，而无需另行添加消光剂。其为以丙烯酸酯为核、聚氨酯为壳的无皂核壳单组份乳液，通过改变亲水基团的比例和聚合物链的摩尔质量来控制聚氨酯水分散体的粒径，使其聚合物具有相对较大的粒径和较宽的粒径分布，在干燥过程中，使聚氨酯乳胶微粒分布在丙烯酸酯的表面，即以丙烯酸酯为核、聚氨酯水分散体中较大的粒径与较小的粒径分别吸附在丙烯酸酯核上形成表面粗糙度较大的壳，并进一步形成表面粗糙程度较大的漆膜，实现自消光效果。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：在氮气保护下，将聚合二元醇、2，2-二羟甲基丙酸、催化剂、N-甲级吡咯烷酮加入反应釜中，升温至60℃，开动搅拌使2，2-二羟甲基丙酸溶解，滴加质量比为1:1的二异氰酸酯和丁酮混合液，1h滴加完毕，升温至80℃保温4h；检测NCO含量至理论值的85～95％时，降温至55～60℃，得到预聚体一；所述2，2-二羟甲基丙酸和所述聚合二元醇的摩尔比为1～1.5:1；所述二异氰酸酯与所述聚合二元醇的摩尔比为2～3:1；所述催化剂添加量为聚合二元醇与2，2-二羟甲基丙酸共混物质量的0.01～0.02％；步骤二：向所述步骤一得到的预聚体一中加入中和剂中和20～30min，加入水，强烈分散30min，蒸出丁酮，得预聚体二；所述中和剂与所述2，2-二羟甲基丙酸的摩尔比为0.9～1:1；步骤三：对所述步骤二后得到的所述预聚体二，在转速800～1000转/分钟的条件下加入有机硅偶联剂，将(甲基)丙烯酸烷酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸混合，取30％单体混合液加入反应瓶，升温至85℃，分散30min后滴加20％催化剂，搅拌聚合1h后，同时滴加剩余70％单体混合液和剩余80％催化剂，3.5h滴加完毕，在85℃继续反应1h，升温至90℃，继续反应1h后，冷却至60℃，加中和剂调整pH值为8.0～8.5，降至室温；过滤后即制得自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液。所述步骤三中，所述有机硅偶联剂与聚合二元醇的摩尔比为(0.1～0.2):1，(甲级)丙烯酸烷酯与聚合二元醇摩尔比为1.5～2.5:1，丙烯酸-2-羟基乙酯与聚合二元醇的摩尔比为(0.01～0.05):1，(甲基)丙烯酸与聚合二元醇摩尔比为(0.01～0.05):1。所述聚合二元醇为聚己二酸乙二醇、聚己二酸丙二醇、聚己二酸丁二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚中的一种或多种。所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、四甲基苯二次甲基二异氰酸酯、或1，4-环己烷二异氰酸酯中的一种或多种。所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、过硫酸钾、环烷酸钴中的一种或多种。所述中和剂为三乙胺、三丙胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、甲胺、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。所述(甲级)丙烯酸烷酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等一种或多种。所述有机硅偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。一种前述方法制备的自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液，其特征在于，其为以丙烯酸酯为核、聚氨酯为壳的无皂核壳单组份乳液，通过改变亲水基团的比例和聚合物链的摩尔质量来控制聚氨酯水分散体的粒径，使其聚合物具有相对较大的粒径和较宽的粒径分布，在干燥过程中，使聚氨酯乳胶微粒分布在丙烯酸酯的表面，即以丙烯酸酯为核、聚氨酯水分散体中较大的粒径与较小的粒径分别吸附在丙烯酸酯核上形成表面粗糙度较大的壳，并进一步形成表面粗糙程度较大的漆膜，实现自消光效果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的制备方法及乳液，可快速、高效的制备以丙烯酸酯为核、聚氨酯为壳的无皂核壳乳液，采用该乳液所形成的漆膜无需添加消光剂即可制得表面粗糙的哑光漆膜，耐水性好，硬度高，储存稳定性好。(2)本专利技术重点是通过改进组分及制备工艺，采用自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液单组份产品，改变亲水基团的比例和聚合物链的摩尔质量来控制聚氨酯水分散体的粒径，使其聚合物具有相对较大的粒径和较宽的粒径分布，在干燥过程中，使与消光粉类似的聚氨酯乳胶微粒分布在以丙烯酸酯为核的漆膜表面，即形成以丙烯酸酯为核、聚氨酯水分散体中较大的粒径和较小的粒径同时附着为壳、表面粗糙程度较大的漆膜，可达到较好的消光效果，而无需另行添加消光剂。(3)本专利技术提供的乳液制成的涂料，在施工过程及干燥过程中不需要烘烤，常温下即可完成固化、表干和实干过程，可有效的简化工艺、节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：在氮气保护下，将聚合二元醇、2，2-二羟甲基丙酸、催化剂、N-甲级吡咯烷酮加入反应釜中，升温至60℃，开动搅拌使2，2-二羟甲基丙酸溶解，滴加质量比为1:1的二异氰酸酯和丁酮混合液，1h滴加完毕，升温至80℃保温4h；检测NCO含量至理论值的85～95％时，降温至55～60℃，得到预聚体一；/n所述2，2-二羟甲基丙酸和所述聚合二元醇的摩尔比为1～1.5:1；所述二异氰酸酯与所述聚合二元醇的摩尔比为2～3:1；所述催化剂添加量为聚合二元醇与2，2-二羟甲基丙酸共混物质量的0.01～0.02％；/n步骤二：向所述步骤一得到的预聚体一中加入中和剂中和20～30min，加入水，强烈分散30min，蒸出丁酮，得预聚体二；所述中和剂与所述2，2-二羟甲基丙酸的摩尔比为0.9～1:1；/n步骤三：对所述步骤二后得到的所述预聚体二，在转速800～1000转/分钟的条件下加入有机硅偶联剂，将(甲基)丙烯酸烷酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸混合，取30％单体混合液加入反应瓶，升温至85℃，分散30min后滴加20％催化剂，搅拌聚合1h后，同时滴加剩余70％单体混合液和剩余80％催化剂，3.5h滴加完毕，在85℃继续反应1h，升温至90℃，继续反应1h后，冷却至60℃，加中和剂调整pH值为8.0～8.5，降至室温；过滤后即制得自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在氮气保护下，将聚合二元醇、2，2-二羟甲基丙酸、催化剂、N-甲级吡咯烷酮加入反应釜中，升温至60℃，开动搅拌使2，2-二羟甲基丙酸溶解，滴加质量比为1:1的二异氰酸酯和丁酮混合液，1h滴加完毕，升温至80℃保温4h；检测NCO含量至理论值的85～95％时，降温至55～60℃，得到预聚体一；
所述2，2-二羟甲基丙酸和所述聚合二元醇的摩尔比为1～1.5:1；所述二异氰酸酯与所述聚合二元醇的摩尔比为2～3:1；所述催化剂添加量为聚合二元醇与2，2-二羟甲基丙酸共混物质量的0.01～0.02％；
步骤二：向所述步骤一得到的预聚体一中加入中和剂中和20～30min，加入水，强烈分散30min，蒸出丁酮，得预聚体二；所述中和剂与所述2，2-二羟甲基丙酸的摩尔比为0.9～1:1；
步骤三：对所述步骤二后得到的所述预聚体二，在转速800～1000转/分钟的条件下加入有机硅偶联剂，将(甲基)丙烯酸烷酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸混合，取30％单体混合液加入反应瓶，升温至85℃，分散30min后滴加20％催化剂，搅拌聚合1h后，同时滴加剩余70％单体混合液和剩余80％催化剂，3.5h滴加完毕，在85℃继续反应1h，升温至90℃，继续反应1h后，冷却至60℃，加中和剂调整pH值为8.0～8.5，降至室温；过滤后即制得自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液。


2.根据权利要求1所述的自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液的制备方法，所述步骤三中，所述有机硅偶联剂与聚合二元醇的摩尔比为(0.1～0.2):1，(甲级)丙烯酸烷酯与聚合二元醇摩尔比为1.5～2.5:1，丙烯酸-2-羟基乙酯与聚合二元醇的摩尔比为(0.01～0.05):1，(甲基)丙烯酸与聚合二元醇摩尔比为(0.01～0.05):1。


3.根据权利要求1所述的自消光水性丙烯酸-聚氨酯核壳乳液的制备方法，所述聚合二元醇为聚己二酸乙二醇、聚己二酸丙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂琴，罗晖，郭逍遥，赖浩城，郭伟杰，刘其平，
申请(专利权)人：清远市浩宇化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44