专利名称：调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，有意涉及一种调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液。
背景技术：
空气湿度是一项与人体健康和工作生活密切相关的重要环境参数，当湿度过高，使得人体体内甲状腺素及肾上腺素的浓度相对降低，细胞就会“偷懒”，人就会无精打采，萎靡不振。长时间在湿度较大的地方工作、生活，还容易 患湿痹症，并且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，蒸发加快，干燥的空气容易夺走人体的水分，易造成人体皮肤皲裂、呼吸系统抵抗力下降，并且容易造成物品干裂变形、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，特别是一些木制品、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。按是否消耗人工能源，将室内湿度控制调节方法分为主动式和被动式两种。前者主要指空调技术，是目前普遍采用的方法，但该法投资大、能耗高、易产生噪音污染，引发“建筑室内空调综合症”等问题，不宜长期使用。后者利用可再生能源或材料的吸/放湿特性来调控湿度，无需消耗任何人工能源和机械设备，是一种节能的生态性调控方法。在不消耗能源的情况下，研究与生产具有自动调节空气湿度能力的产品，对节能降耗、改善环境、保护生态具有重要的现实意义。这类产品通常包括调湿材料和调湿涂料，其用途之广，已成为现代建筑及居室装修不可缺少的材料之一。中国专利申请201210191928. 3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。该方法合成的水性聚氨酯乳液(PU)是以水为分散介质(替代有机溶齐U)的新型高分子材料，其独特的分子结构及聚集状态，赋予了其优异的力学性能、耐磨性、柔韧性、附着力、耐化学品性耐老化性特点。然而单一的水性聚氨酯乳液存在自增稠性较差、固含量偏低、胶膜的耐水性、耐高温性能和耐户外老化性能较等缺点。而丙烯酸酯(PA)具有机械性能高、耐老化性、抗黄变、耐水性好等优点。因此，该方法仅仅是利用PU和PA性能上的互补性，将水性聚氨酯与聚丙烯酸酯通过简单的物理共混得到复合乳液。但是由于PU和PA的相容性较差，混合成的乳液有少量的分层显现，而且透明度较低，从而影响了水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液的性能和应用
发明内容
本发明的目的是针对存在的问题，提供一种调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液。(一)水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液
本发明调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，是由以下原料和工艺制备而 成
原料配比以重量比计
聚丙二醇1(Γ500份，异佛尔酮二异氰酸酯Γ200份，2，2- 二羟甲基丙酸Γ200份，丙酮1(Γ100份，三乙胺1 100份，离子水50 200份，复合乳化剂1(Γ 00份，甲基丙烯酸甲酯10 200份，丙烯酸丁酯10 500份，引发剂Γ100份；
制备工艺将聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、2，2- 二羟甲基丙酸溶于丙酮，升温到4(Tl00°C，反应60 240分钟；降温至3(T70°C，加入三乙胺，中和反应5 30分钟；再加入甲基丙烯酸羟乙酯，反应1(Γ100分钟；然后加入去离子水进行高速分散，得水性聚氨酯预聚体；加入复合乳化剂，升温到4(T10(TC，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及引发剂广100份，滴加完毕后保温反应1飞小时，降温至3(T70°C，用氨水调pH=7 10，即可得水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液。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。所述高速分散的转速为l(T300r/min，分散时间为50 300分钟。本发明制备的水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液兼有聚氨酯乳液和丙烯酸酯两者乳液的性能，吸水率和耐水性能都比较优异，而且没有相的分离，乳液均一透明。图I为本发明制备的水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液的透射电镜图。从图I可以看出，乳胶粒子呈圆球形，大小均匀，粒径大约在130nm左右，且分布均匀。乳胶微粒呈核壳结构(图中白色部分是由水性聚氨酯形成的核，黑色部分为丙烯酸酯壳)，且水性聚氨酯核与丙烯酸酯壳通过交联结合，使得聚氨酯丙烯酸酯乳液具有良好的相容性和稳定性，用于调湿涂料，有利于提高涂料的吸水性能和耐洗刷性能。图2为聚氨酯预聚体(a)、聚氨酯预聚体接枝甲基丙烯酸羟乙酯(b)和水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液(c)的红外光谱图。从图中可以看出聚氨酯预聚体(a)在2267cm—1处有一个-NCO特征吸收峰，加入HEMA接枝(b)后-NCO特征吸收峰消失，说明甲基丙烯酸羟乙酯接枝成功，在1637 cm-1处出现一个C=C特征吸收峰，而加入丙烯酸类单体甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯(c)后C=C特征吸收峰消失，说明水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液成功合成。(二)水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液的性能 I、乳液基本性能指标见表I。表I :乳液基本性能检测
权利要求
1.一种调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，是由以下原料和工艺制备而成 原料配比以重量比计 聚丙二醇1(Γ500份，异佛尔酮二异氰酸酯Γ200份，2，2- 二羟甲基丙酸Γ200份，丙酮5 100份，三乙胺1 100份，离子水50 200份，复合乳化剂1(Γ 00份，甲基丙烯酸甲酯10 200份，丙烯酸丁酯10 500份，引发剂Γ100份； 制备工艺将聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、2，2-二羟甲基丙酸溶于丙酮，升温到4(Tl00°C，反应60 240分钟；降温至3(T70°C，加入三乙胺，中和反应5 30分钟；再加入甲基丙烯酸羟乙酯，反应1(Γ100分钟；然后加入去离子水进行高速分散，得水性聚氨酯预聚体；加入复合乳化剂，升温到4(T10(TC，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及引发剂，滴加完毕后保温反应广6小时，降温至3(T70°C，用氨水调pH=7 10，即可得水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液。
2.如权利要求I所述调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，其特征在于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。
3.如权利要求I所述调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，其特征在于所述高速分散的转速为l(T300r/min，分散时间为50 300分钟。
4.如权利要求I所述调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，其特征在于所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
5.如权利要求I所述调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，其特征在于所述氨水的质量百分数10% 30%。
全文摘要
本发明提供了一种调湿涂料用水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液，是将聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯等溶于丙酮，升温到40~100℃，反应60~240分钟；降温至30~70℃，加入三乙胺进行中和反应；加入甲基丙烯酸羟乙酯，反应10~100分钟；加入去离子水进行高速分散，得水性聚氨酯；加入复合乳化剂，升温到40~100℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及引发剂，保温反应1~6小时，降温至30~70℃，用氨水调pH=7~10即得。该水性聚氨酯丙烯酸酯核壳交联型乳液具有优异的吸水率和耐水性，且没有相的分离，乳液均一透明，具有良好的相容性和稳定性，用于制备调湿涂料有利于提高涂料的吸水性能和耐洗刷性能。
文档编号C08G18/67GK102816283SQ201210304599
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者王荣民, 张少飞, 何玉凤, 李琛, 李军 申请人:西北师范大学