专利名称：水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子技术领域，涉及水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液及其制备方法；本发明同时还涉及该水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液作为主要成膜物在制备调湿涂料中的应用。
背景技术：
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003规定，室内相対湿度标准值，夏季空调房间为40%飞0%，冬季采暖房间为30%飞0%。空气湿度是ー项与人体健康和工作生活密切相关的重要环境參数，当湿度过高，易引起金属表面锈蚀、电器绝缘性下降、物品霉变加速、壁面结露严重、物品潮湿变形、墙皮脱落等；当湿量过低，易造成人体皮肤皲裂、呼吸系统抵抗力下降，物品干裂变形、静电起火等，影响安全、生产、生活和身体健康；当湿度大幅度交替变化时，也会使许多物品发生形变，特别是ー些木制品、纸制品、艺术品等发生开裂、扭曲、翘皮、粉化、褪色等现象，影响物品美观和性能，影响人体健康，给人民生活带来极大 不便和经济损失，因此，控制室内湿度对生产生活都显得十分重要，尤其对南方潮湿和北方干旱地区，调节湿度尤为重要。调湿涂料是水敏感类呼吸涂料，具有吸、放湿功能，可以在被涂物的表面形成具有保护、装饰、调湿功能的涂膜。调湿涂料是由成膜物、顔料、溶剂和助剂组成，其中成膜物是决定涂膜性能的主要因素，所以涂料的智能化首先应从具有刺激/响应的膜入手。成膜物包括有机成膜物和无机成膜物，绝大多数成膜物属于聚合物树脂。水性聚氨酯(PU)，是分子结构中含有重复氨基甲酸酯(-NHC00-)结构单元的高分子聚合物。它以水代替有机溶剂作为分散介质，体系中不含或含很少量有机溶剂，具有不燃、无毒、环保、节能、操作加工方便等优点。聚丙烯酸酯乳液(PA)具有较好的耐水性、耐候性，但存在硬度大、不耐溶剂等缺点，与水性聚氨酯乳液的耐低温、柔韧性好、机械性能好等优点相结合，可克服各自的缺点，可制备出具有耐磨损性能、优异的柔性和较高的拉伸强度的低成本水性树脂。中国专利CN200810219958. 4公开ー种水性聚氨酯丙烯酸复合涂层剂，是由硅改性的聚氨酯和聚丙烯酸酯制备而成，エ艺相对复杂，成本高，且制备的聚氨酯涂层剂的初粘力和固含量较低。中国专利CN200910000809. 3公开了ー种应用于塑料底材的高光泽、可快速紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯，该树脂具有高度的光反应活性且分散体的稳定性更好，而且硬度高、耐磨性能优异，特别适用于涂层ABS塑料底材，但并不适合应用在内墙调湿涂料中。中国专利CN201110178027. 6公开了ー种水性聚氨酯丙烯酸酯光固化涂料的制备方法，该方法制备的乳液分散均匀，稳定性好，同时使固化膜的耐候性，力学性能，凝胶率以及固化时间等得到了很大的提高，但是该乳液以丙烯酸丁酯(BA)和三缩丙ニ醇双丙烯酸酷(TPGDA)作为稀释剂。CN201110070131. 3公开了ー种分子量分布较窄的聚氨酯丙烯酸酯树脂的制备方法，该方法制得的聚氨酯丙烯酸酯树脂具有优异的机械性能和柔韧性，优良的耐化学品和耐高低温性能，良好的流平性，主要用于紫外光固化涂料、油墨和胶粘剂，但是，该涂料的制备需要在催化剂、阻聚剂及光引发剂存在的条件下制备而得，不仅成本高，而且不环保。
发明内容
本发明的目的是提供ー种吸、放湿性能良好的水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液； 本发明的另ー目的是提供ー种水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法；
本发明还有ー个目的，就是提供ー种水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液作为主要成膜物在制备调湿涂料中的应用。(一)水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液
本发明水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下エ艺步骤
(I)水性聚氨酯乳液的制备取聚丙ニ醇f 50份，异佛尔酮ニ异氰酸酯O.广20份，2，2- ニ羟甲基丙酸O. Γ20份，加入反应容器中，用丙酮I 20份溶解，升温至40 100で，反应6(Γ240分钟，再降温至3(T70°C，加入三こ胺O. Γ20份，反应5 30分钟，然后加入蒸馏水5^20份，高速搅拌使其充分分散，得水性聚氨酯乳液；
所述高速搅拌速度为10(T500r/min，搅拌时间为5 30分钟。(2)聚丙烯酸酯乳液的制备将甲基丙烯酸甲酯f 20份、丙烯酸f 20份、丙烯酸丁酷I 50份、双丙酮丙烯酰胺I 20份、蒸馏水I 50份，引发剂O. I 20份及复合乳化剂O. Γ20份加入到反应器中，于4(T10(TC下搅拌反应I飞小时；降温至3(T70°C，用氨水调PH值至7 10，得聚丙烯酸酯乳液；
上述各原料均以质量份计；
所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；
所述复合乳化剂为十二烷基硫酸钠与吐温-2(1的以1:广1:5的质量比复合而成。所述氨水的质量百分数10% 30%。(3)复合乳液的制备将上述水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液按I:广1:5的质量比混合均匀，即得水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液。图I为水性聚氨酯(3)、聚丙烯酸酯(I)和水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的(2)的红外光谱图，聚丙烯酸酯乳液由不饱和单体MMA、BA、AA和DAAM通过自由基共聚合反应合成。从图中可以看出不饱和键bC-HWlOOcnT1和(C=C) 1622CHT1伸缩振动吸收峰消失，而(C=O) 1733 CnT1处的羰基峰仍存在，说明DAAM双键已与其它丙烯酸烯类单体发生共聚合反应，成为共聚树脂。所合成的水性聚氨酯乳液单体为IPDI、PPG、DMPA，从图中可以看出2267CHT1处(-N=C=O)特征峰消失，在1650 cnT1有-C00_基团特征峰出现，说明水性聚氨酯乳液成功合成。从水性聚氨酯聚丙烯酸酯中可以看出水性聚氨酯的(-C00—)基团特征峰和聚丙烯酸酯的(C=O)基团特征峰没有明显的变化，只是简单的复合，说明复合水性聚氨酯聚丙烯酸酯乳液成功合成。(ニ)水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的性能 I、基本性能检测见表I。表I :乳液基本性能检测
权利要求
1.水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，包括以下工艺步骤 (1)水性聚氨酯乳液的制备取聚丙二醇f50份，异佛尔酮二异氰酸酯0.广20份，2，2- 二羟甲基丙酸0. I 20份，加入反应容器中，用丙酮I 20份溶解，升温至4(TlO(rC，反应60 240分钟，再降温至3(T70°C，加入三乙胺0. I 20份，中和反应5 30分钟，然后加入蒸馏水5 20份，高速搅拌使其充分分散，得水性聚氨酯乳液； (2)聚丙烯酸酯乳液的制备将甲基丙烯酸甲酯f20份、丙烯酸f 20份、丙烯酸丁酯1 50份、双丙酮丙烯酰胺1 20份、蒸馏水1 50份，引发剂0. r20份及复合乳化剂0. 1 20份加入另一反应器中，于4(T10(TC下搅拌反应广6小时；降温至3(T70°C，用氨水调PH值至7 10，得聚丙烯酸酯乳液； 上述各原料均以质量份计 (3)复合乳液的制备将上述水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液按1:广1:5的质量比混合均匀，即得水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液。
2.如权利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于步骤(1)所述高速搅拌速度为IOOr 500r/min，搅拌时间为5 30分钟。
3.如权利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于步骤(2)所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
4.如权利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于步骤(2)所述复合乳化剂为十二烷基硫酸钠与吐温_2(|的以1:广1:5的质量比复合而成。
5.如权利要求I所述水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其特征在于步骤(2)所述氨水的质量百分数10% 30%。
6.如权利要求I所述方法制备的水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液作为主要成膜物在制备调湿涂料中的应用。
7.如权利要求6所述方法制备的水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液作为主要成膜物在制备调湿涂料中的应用，其特征在于制备内墙调湿涂料的原料和工艺如下 原料配比以质量份计 膨润土 0. r3o份，硅藻土 0. rso份，蒙脱土 0. r3o份，滑石粉o. r3o份，碳酸钙(T30份，高岭土 (T30份，钛白粉(T30份；水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液广30份，蒸馏水10 300份； 制备工艺将膨润土、硅藻土、蒙脱土、滑石粉、碳酸钙、高岭土、钛白粉混合后用去离子水调匀；加入水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液，混合均匀后研磨至细度在SOMffl以下，兑稀到用涂_6杯测量粘度为15 150s ;经过滤、检验、包装，得内墙调湿涂料。
全文摘要
本发明提供了一种水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法，其先以聚丙二醇、2,2-二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料，制得水性聚氨酯乳液；再以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、双丙酮丙烯酰胺为主要原料，引发聚合制得聚丙烯酸酯乳液；最后将水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液混合得到水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液。以本发明制备的水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液为涂料主要成膜物生产的呼吸涂料，集装饰性、调湿性、通透性、保温防结露、耐水耐碱、抗碱等多重功能为一体，克服了传统空调高耗能的缺点，同时还可防止墙体因各种渗漏、凝结水而造成的涂膜脱落，使涂膜更加持久耐用，具有很好的应用前景。
文档编号C08G18/48GK102675798SQ201210191928
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者何玉凤, 刘发锐, 张少飞, 王荣民, 赵雷雷 申请人:西北师范大学