一种阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法与流程

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展和高速机械的大范围使用，噪声的污染也日益严重。噪音作为社会的公害之一，备受政府和国民的重视。减震降噪的材料也因此日益发展起来。阻尼材料是一种震动衰减材料，在日常生活中应用十分广泛。

由于传统溶剂型阻尼材料污染大，对身体有害，随着人们生活水平的提高和环保意识觉醒，环境保护的压力迫使一些传统的溶剂型产品逐渐淡出市场，取而代之的是水性阻尼材料。水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液成本低，污染小，对环境的保护十分有利。

公开号为cn101508762a公开了一种聚酯型聚氨酯阻尼材料的制备方法，该方法制得的乳液阻尼温域窄，使用受到限制。公开号为cn105646826a公开了棒状zno掺杂酯醚共聚聚氨酯阻尼材料的制备方法，所用材料昂贵，工艺复杂，工业化难度增加。

技术实现要素：

本发明提供一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，该乳液涂饰成膜具有优秀的阻尼性能。

本发明提供一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液，按重量份数计，包括如下：

聚醚多元醇20～100份

多异氰酸酯类单体20～70份

蓖麻油3～30份

小分子扩链剂2～8份

亲水扩链剂4～12份

成盐剂3～9份

封端剂4～15份

丙烯酸单体20～100份

优选的是，所述的聚醚多元醇选自聚醚多元醇选自聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、丙二醇聚醚、聚氧化丙烯三醇以及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。所述的聚醚多元醇数均分子量范围优选为1000～3000。

优选的是，所述的多异氰酸酯类单体选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯以及四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

优选的是，所述的小分子扩链剂选自乙二醇、1，4-丁二醇、丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇以及一缩二乙二醇中的一种或几种。

优选的是，所述的亲水扩链剂二羟甲基丙酸、二羟基半脂、乙二胺基乙磺酸钠、1，4丁二醇-2-磺酸钠、二乙烯三胺以及甲基二乙醇胺中的一种或几种。

优选的是，所述的封端剂选自甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。

优选的是，所述的成盐剂选自三乙胺、氢氧化钠、氨水中的一种或几种。

优选的是，所述的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正丁酯中的一种或几种。

本发明还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，包括如下：

步骤一：在四口烧瓶中加入聚醚多元醇、异氰酸酯单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂以及催化剂，在70～90℃条件下反应2～3h，加入封端剂反应1～1.5h得到封端型水性聚氨酯。

步骤二：将体系迅速降温至30～50℃，加入成盐剂反应10～20min，然后加入去离子水高速搅拌30～50min，得到水性聚氨酯乳液。

步骤三：升温至65～75℃，加入乳化剂、引发剂并滴加丙烯酸酯类单体，反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。

优选的是，所述的催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙醇胺以及二甲基乙醇胺中的一种或几种。催化剂用量按重量份数计，优选为0.01～0.1份。

本发明步骤一所述的，在四口烧瓶中加入聚醚多元醇后，优选的是，在80～120℃条件下真空脱水1～2h，加入异氰酸酯单体、蓖麻油、小分子扩链剂、亲水扩链剂以及催化剂，逐步升温至70～90℃反应2～3h，然后加入封端剂反应1～1.5h得到封端型水性聚氨酯。

本发明步骤二所述的，将体系迅速降温至30～50℃，加入丙酮75～95ml，用丙酮-二正丁胺法测定-nco值达到理论值，加入成盐剂反应10～20min，然后加入去离子水高速搅拌30～50min，室温乳化得到水性聚氨酯乳液。

本发明步骤三所述的，将体系迅速升温至50～70℃，加入乳化剂反应20～40min，然后加入引发剂、丙烯酸单体反应4～6h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。

本发明的有益效果

本发明提供一种水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液，所含有机溶剂极少，主要以水为分散介质，voc含量低，安全环保。

本发明提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，该乳液通过特殊的配方设计，涂饰成膜后，克服了聚氨酯材料高温黏流的缺点，有效阻尼（tanδ>0.3）温域大于160℃。

本发明还提供一种耐低温阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液制备方法。

附图说明

图1为本发明实例1制备的一种宽温域水性聚氨酯/丙烯酸酯阻尼复合乳液所制胶膜的红外光谱图；

图2为本发明实例1制备的一种水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液所制胶膜的动态力学测试曲线；

图3为本发明实例2制备的一种水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液所制胶膜的动态力学测试曲线。

具体实施方式

为进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选方案进行描述，但应该了解，这些描述只是为进一步说明本发明的优点和特征，并非对专利要求的限制。

实施例1

在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚四氢呋喃二醇（数均分子量为2000）40g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯26g、蓖麻油4g、小分子扩链剂1，4-丁二醇3g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸6g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯5g，反应1h。

将体系迅速降温至30℃，加入丙酮70ml以降低粘度，待体系-nco值达到理论值，加入成盐剂三乙胺4g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。

将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯8g、丙烯酸丁酯20g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。

图1为本发明实例1制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液所制胶膜的红外光谱图，从图中可以看出，本发明成功制备了水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液；

图2为本发明实例1制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的动态力学分析曲线，从图中可以看出，本发明制备的水性聚氨酯有效阻尼（tanδ>0.3）温域为-24℃～140℃。

实施例2

在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚四氢呋喃二醇（数均分子量为2000）40g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯26g、蓖麻油3g、小分子扩链剂1，4-丁二醇4g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸6g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯4g，反应1h。

将体系迅速降温至30℃，加入丙酮70ml以降低粘度，待体系-nco值达到理论值，加入成盐剂三乙胺4g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。

将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯14g、丙烯酸丁酯14g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。

图3为本发明实例2制备的一种宽温域阻尼涂料用水性聚氨酯乳液的动态力学分析曲线，从图中可以看出，本发明制备的水性聚氨酯有效阻尼（tanδ>0.3）温域至少为125℃。

实施例3

在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚丙二醇聚醚（数均分子量为1000）20g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入甲苯二异氰酸酯20g、蓖麻油5g、小分子扩链剂丙二醇4g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸6g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯5g，反应1h。

将体系迅速降温至30℃，加入丙酮50ml以降低粘度，待体系-nco值达到理论值，加入成盐剂三乙胺4g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。

将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯11g、丙烯酸正丁酯17g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。

实施例4

在装有搅拌装置、冷凝装置、温度计并通有氮气保护的四口烧瓶中，加入聚四氢呋喃二醇（数均分子量为2000）45g，在100℃条件下真空脱水1.5h，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯32g、蓖麻油6g、小分子扩链剂1，4-丁二醇4g、亲水扩链剂二羟甲基丙酸5g以及催化剂二月桂酸二丁基锡0.1g，将体系升温至75℃反应2h，加入封端剂甲基丙烯酸羟乙酯5g，反应1h。

将体系迅速降温至30℃，加入丙酮70ml以降低粘度，待体系-nco值达到理论值，加入成盐剂三乙胺3g，继续反应10min，然后加入去离子水，将搅拌装置转数调整至1000rad/min，室温乳化30min得到水性聚氨酯乳液。

将体系迅速升温至60℃，加入乳化剂、引发剂，滴加苯乙烯20g、丙烯酸丁酯8g，反应4.5h，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。