本发明专利技术涉及一种聚氨酯－聚丙烯酸酯互穿网络聚合物及其制备方法和应用，包括通过逐步加成聚合法合成含有碳－碳双键的自乳化阴离子型聚氨酯水分散体；以合成的聚氨酯水分散体作为种子乳液和聚合物型表面活性剂，乳化体系中的丙烯酸酯类单体，通过采用滴加引发剂进行原位乳液聚合的方法，使体系中预乳化的丙烯酸单体在种子乳胶粒的内部和表面进行聚合和（或）交联，得到聚氨酯－聚丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液；干燥后得到的乳胶粉具有优良的耐水性和再分散于水后的黏结性，不仅可与无机胶结材料诸如水泥、熟石灰或石膏一同使用来制造饰面砂浆、勾缝剂、批荡料和建筑粘合剂，而且可单独作为成膜结合物用于制备干粉乳胶涂料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可再分散聚合物及其制备方法，更具体地说，涉及一种可再分散聚氨酯-聚丙烯 酸酯互穿网络聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
可再分散聚合物乳胶粉已经广泛应用于粉末涂料、粘合剂、建筑材料等多种领域。在建材领 域，如外保温砂浆、瓷砖粘合剂、腻子、自流平砂浆、混凝土修补、薄层粘结/修补砂浆、抹面 砂浆^ff种领域，都用到再分散聚合物乳胶粉，以提高上述建筑材料的性能，如通过在水泥基或 石膏基干混砂浆中添加可再分散性聚合物乳胶粉可以改善砂浆的多种性能，如提高材料的粘结 力、降低材料的吸水性、增强材料的抗折强度、抗冲性、耐磨性和耐久性。特别值得关注的是，采用再分散聚合物乳胶粉，可望制得真正的零voc的、性能与传统乳胶涂料性能相当的新型墙面材料。这种新型墙面材料的生产，将会给我国建筑涂料带来革命性的变化，从根本上改变乳胶涂料中voc危害人体和环境的不利局面，经济效益和社会效益将十分显著，具有广阔的应用前景。关于可再分散乳胶粉的研究，主要集中在德国、法国、、美国、日本等技术先进国家的大公司。1957年，德国瓦克(Wacker)化学品公司率先研制出第一代醋酸乙烯型均聚物 L胶粉，随 后又推出了醋酸乙烯-乙烯共聚物乳胶粉，从而开始了可再分散聚合物乳胶粉的研究与生产。当 时，可再分散乳胶粉也主要为聚醋酸乙烯酯类型，主要用于木胶、墙面底漆和水泥系壁材等。 <旦 是由于可再分散乳胶粉的可再分散性、最低成膜温度、耐水性和耐碱性等性能的局限，其使用受 到了较大限制。直到20世纪60年代，最低^^显度为0。C、有较好耐水性和耐碱性的可再分散 乳胶粉被开发出来后，其使用才广泛起来，使用的范围也扩展到各种结构和非结构建筑粘合剂、 干混砂浆改性、墙体保温及饰面系统、墙体抹平胶和密封灰膏、粉末涂料和建筑腻子等领域。目 前，世界较大的可再分散乳胶粉生产商主要有德国的Hoechst公司、Wacker化学公司、法国的 Rhodia公司、美国的National Starch公司和Air Products公司和我国的山西三维化工集团公 司。这些公司的产品主要是聚乙烯-醋酸乙烯酯类的可再分散乳胶粉。5现有技术普遍认为可再分散乳胶粉的制备原理是聚合物母体乳化后加入保护胶体，经过喷 雾干燥可变成可自由流动的干粉产品。综观专利文献，目前人们提出的可再分散乳胶粉的制备原 理并不能完全表达可再分散 L胶粉的制备过程，只是重点强调了可再分散乳胶粉制备过程中，后 加入保护胶体的重要性，忽略了乳液自身性能的重要性。例如，专利CN1903894A、 CN101125946A、 CN101121768A、 US 6716941、 US5118751涉及的聚乙烯-醋酸乙烯酯乳胶粉、US4859751涉及的是 聚乙烯一氯乙烯聚合物乳胶粉，等等。随后人们逐渐对综合性能更为优良的丙烯酸酯类聚合物再 分散 L胶粉进行了研究。例如专利US 6706805专利技术了聚乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物乳胶 粉，专利US 5403894、 CN 101173021A等涉及了具有核壳结构的聚丙烯酸酯乳胶粉的制备技术， 专利CN 1903898A、 US 7183358采用硅氧烷对丙烯酸酯类聚合物进行了改性质，进一步提高了乳 胶聚合物的性能。上述研究极大地提高了？L液聚合物自身的性能。但是，由于这些可再分散聚合 物乳胶粉在乳液合成时采用了大量的表面活性剂,而且在干燥时都采用水溶性的聚乙烯醇作为保 护胶体，因而所得胶粉含有聚乙烯醇和至少一种表面活性剂，因而耐水性差，粘结强度有待提高。总之，从目前国内外现实瞎况看，可再分散聚合物乳胶粉产品比较单一，同质化的产品多， 产品在耐水性和再分散于水后的黏结性能等方面尚存在诸多需要改进的地方，还不能单独作为成 膜结合物用于制备性能优良的干粉孚L胶涂料。可用于干粉乳胶涂料的高性能聚氨酯-聚丙烯酸酯 互穿网络聚合物乳液的合成及其乳胶粉的制备在国内外尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种可再分散聚氨酯-聚丙烯酸酯互穿网络聚合 物，其性能上既具有聚氨酯的优异的柔韧性、附着力和粘结性能，又具有丙烯酸酯聚合物的优良 的耐候性和耐水性，因而可作为千粉乳胶涂料的成膜结合物。本专利技术的目的还在于提供聚氨酯-聚丙烯酸酯互穿网络聚合物的制备方法。 本专利技术的目的还在于提供所述聚氨酯-聚丙烯酸酯互穿网络聚合物在制备涂料中的应用。本专利技术聚氨酯-聚丙烯酸酯互穿网络聚合物的制备方法包括——以多异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子扩链剂、亲水性扩链剂、含有活性官能团和碳-碳 双键的功能性单体、中和剂、丙烯酸酯类单体为主要原料，首先通过逐步加成聚合法合成含有碳-碳双键的自乳化阴离子型聚氨酯水分散体；——以合成的聚氨酯水分散体作为种子乳液和聚合物型表面活性剂，乳化体系中的丙烯酸酯 类单体，从而在不添加任何表面活性剂的条件下，通过采用滴加引发剂进行原位乳液聚合的方法， 使体系中预乳化的丙烯酸单体在种子乳胶粒的内部和表面进行聚合和(或)交联，从而制备了具有 核壳结构和互穿网络聚合物(IPN)结构的水性聚氨酯一聚丙烯酸酯复合乳液。具体包括以下步骤(1) 预聚物的制备将多异氰酸酯(TDI)和聚醚多元醇加入反应容器中，在60 65'C下 反应1 2小时后，加入亲水性扩链剂和N—甲基吡咯烷酮，升温到75 85。C反应0. 5 1. 5小时， 加入小分子扩链剂在65 75"进行扩链反应1 2小时，进一步提高预聚物的分子量；(2) 含有碳-碳双键的聚氨酯预聚物的制备步骤(1)合成的产物中加入含有活性官能团 和碳-碳双键的功能性单体，聚氨酯预聚物中残留的NCO基团与功能性单体结构中的OH基进行加 成聚合反应1. 5 2. 5小时，使OH基反应完全，从而得到含有碳-碳双键的聚氨酯预聚物；加入丙 烯酸酯类单体，使溶液体系混合均匀；(3) 预聚物的中和与乳化将步骤(2)得到的聚氨酯预聚物降温到30 50'C,加入中和 剂，混合均匀，得到中间体；然后将去离子水快速加入到中间体中，搅拌，使溶液体系转相乳化，从而得到含有丙烯酸酯类单体的聚氨酯聚合物水分散体；(4) 原位乳液聚合逐渐升高体系的温度至60 7CTC，开始滴加溶解有引发剂的丙酮溶液 1 2小时，然后保温反应2 4小时，转化率达98%以上时，停止反应并降温、出料、过滤、得 到聚氨酯一丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液；上述原料的重量百分比组成如下:聚醚多元醇小分子扩链剂亲水性扩链剂含活性官能团和碳-碳双键的功能性单体 丙烯酸酯类单体5 15% 4 15% 1 5% 0.77 2.25% 0.1 1%10.1 50.3%中和剂 0.56 1.7%引发剂 0.13 0.5%丙酮 1 10%N—甲基吡咯烷酮 0.2 1.5%去离子水 40 50%。所述的多异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯(TDI)、 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等芳香方矣 二异氰酸酯，以及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、 二环己基甲烷二异 氰酸酯(H12MDI)等脂肪族、环脂族二异氰酸酯。甲苯二异氰酸酯(TDI)有两种异构体2， 4 一甲苯二异氰酸酯和2， 6—甲苯二异氰酸酯。多异氰酸酯是合成苯丙聚合物复合乳液的基础， 其提供的NCO基能够与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚氨酯－聚丙烯酸酯互穿网络聚合物的制备方法，其特征在于： －－以多异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子扩链剂、亲水性扩链剂、含有活性官能团和碳－碳双键的功能性单体、中和剂、丙烯酸酯类单体为主要原料，首先通过逐步加成聚合法合成含有碳－碳双键 的自乳化阴离子型聚氨酯水分散体； －－以合成的聚氨酯水分散体作为种子乳液和聚合物型表面活性剂，乳化体系中的丙烯酸酯类单体，通过采用滴加引发剂进行原位乳液聚合的方法，使体系中预乳化的丙烯酸单体在种子乳胶粒的内部和表面进行聚合和（或）交联 ，得到聚氨酯－聚丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕钦，梅慈云，司徒粤，夏正斌，张心亚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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