一种高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子化合物，具体为一种高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料主要是由成膜物质、溶剂、添加剂、改性剂等组成，在机械制造、交通运输、家具建材等方面有着重要的应用，其中丙烯酸酯涂料的透明度高、保色保光性好、耐候性强，在日常生活和工业生产的各个方面发挥着重要的作用。丙烯酸酯涂料漆膜存在易燃，耐冲击等力学性能不高，因此需要对丙烯酸酯涂料进行阻燃改性，同时提高其耐冲击等力学性能。

2、嵌段共聚物如聚乙二醇嵌段共聚物、聚氨酯嵌段共聚物等具有独特的理化性质，可用作热塑弹性体、共混相容剂、界面改性剂等，在涂料、塑料、橡胶等多种高分子材料中有着广阔的应用前景。例如文献《poss基含磷嵌段共聚物无卤阻燃环氧树脂的研究》合成了含p、si协同阻燃的新型嵌段共聚物，分散于双酚a型环氧树脂e51中，增强了环氧树脂的阻燃性和热稳定性。

3、增强丙烯酸酯涂料的阻燃性能，通常是加入阻燃剂，如溴系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁、含磷阻燃剂、氮系阻燃剂等，其中溴系阻燃剂有着优异的阻燃性能，但是其燃烧时生成较多的烟，毒性大，污染严重，因此需要开发新型高效的无卤阻燃剂。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题：本发明提供了制备了一种邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物，增强了丙烯酸酯涂料的阻燃性和耐冲击等力学性能。

2、（二）技术方案：

3、一种高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，是将如下原料混合、分散均匀制备而成：按重量份数计，100份聚丙烯酸酯乳液、邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物10-30份、3-10份无机阻燃剂、0.5-2份增稠剂、5-15份碳酸钙、0.2-0.8份消泡剂、0.1-0.5份分散剂；

4、邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物按照如下方法进行制备：将nco封端聚氨酯预聚体、邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物、丙酮混匀，室温下搅拌均匀，并滴加二月桂酸二丁基锡，搅拌进行聚合反应，离心分离，利用乙醇洗涤固体产物，制得邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物。

5、进一步的，无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或镁铝层状双氢氧化物的任一种。

6、进一步的，nco封端聚氨酯预聚体按照如下方法进行制备：将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇按照n（nco）:n（oh）=2.5:1的摩尔比混合，n2保护下搅拌反应2-3h，控制反应温度为70-80℃，制得nco封端聚氨酯预聚体。

7、进一步的，nco封端聚氨酯预聚体、邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物、丙酮、二月桂酸二丁基锡的比例为1g:（0.25-0.32）g:（15-30）ml:（1.8-2.4）mg。

8、进一步的，聚合反应控制温度为60-80℃，时间为2-4h。

9、进一步的，邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物按照如下方法进行制备：

10、（1）将丙酮、3-氯-5-硝基苯胺、三聚氯氰和碳酸钾按照（15-30）ml:1g:（3.2-4）g:（3.5-5）g的比例混匀，搅拌反应4-10h，控制反应温度为35-50℃，减压蒸馏，依次用水、正己烷洗涤固体产物，制得3-氯-5-硝基苯均三嗪衍生物。

11、（2）将二甲亚砜、3-氯-5-硝基苯均三嗪衍生物、氢氧化钠溶液混匀，搅拌反应10-20h，控制温度为75-90℃，加入盐酸溶液进行中和、析出沉淀物，过滤后，依次用水、正己烷洗涤中间体，干燥后将中间体和二氯甲烷混匀，在0-5℃下加入邻苯二胺磷酰氯、吡啶，然后在室温下反应4-8h，减压蒸馏，正己烷洗涤固体产物，制得邻苯二胺磷酸酯硝基苯均三嗪衍生物。

12、（3）将邻苯二胺磷酸酯硝基苯均三嗪衍生物、氯化亚锡、盐酸水溶液按照1g:（1.2-1.6）g:（15-20）ml的比例混匀，n2保护下回流反应8-18h，控制温度为60-70℃，冷却，加入碳酸钠进行中和，乙酸乙酯萃取，收集萃取液，减压蒸馏，正己烷洗涤固体产物，制得邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物。

13、进一步的，（2）中二甲亚砜、3-氯-5-硝基苯均三嗪衍生物、氢氧化钠溶液、二氯甲烷、邻苯二胺磷酰氯、吡啶的比例为（5-10）ml:1g:（5-10）ml:（15-25）ml:（1-1.3）g:（0.8-1.2）ml。

14、进一步的，（2）中氢氧化钠溶液的质量分数为40-55%。

15、进一步的，（3）中盐酸水溶液的质量分数为25-32%。

16、（三）技术效果：

17、本发明利用邻苯二胺磷酸酯硝基苯均三嗪衍生物的三芳胺基，与nco封端聚氨酯预聚体进行聚合反应，得到具有支化结构的邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物，作为大分子阻燃剂和改性剂，与氢氧化铝等阻燃剂进行复配，对聚丙烯酸酯乳液填充改性。

18、该高分子嵌段共聚物中三聚氰胺和邻苯二胺磷酸酯结构，形成氮磷阻燃体系，与无机阻燃剂氢氧化铝复配，增强了丙烯酸酯漆膜燃烧时的成炭性，减少材料内部与氧气接触，抑制燃烧。并且磷酸酯产生的磷氧自由基可以捕获燃烧链式反应自由基，进一步抑制燃烧进程。

19、该高分子嵌段共聚物具有三维支化的空间结构，与丙烯酸酯分子链形成三维交联，分子间相互作用力更强，在漆膜受到冲击时，交联网络结构可以吸收冲击能从而减少裂纹扩展，从而提高漆膜的耐冲击性和硬度。

技术特征：

1.一种高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料是将如下原料混合、分散均匀制备而成：按重量份数计，100份聚丙烯酸酯乳液、10-30份邻苯二胺磷酸酯-聚氨酯高分子嵌段共聚物、3-10份无机阻燃剂、0.5-2份增稠剂、5-15份碳酸钙、0.2-0.8份消泡剂、0.1-0.5份分散剂；

2.根据权利要求1所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或镁铝层状双氢氧化物的任一种。

3.根据权利要求1所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：nco封端聚氨酯预聚体按照如下方法进行制备：将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇按照n（nco）:n（oh）=2.5:1的摩尔比混合，n2保护下搅拌反应2-3h，控制反应温度为70-80℃，制得nco封端聚氨酯预聚体。

4.根据权利要求1所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：nco封端聚氨酯预聚体、邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物、丙酮、二月桂酸二丁基锡的比例为1g:（0.25-0.32）g:（15-30）ml:（1.8-2.4）mg。

5.根据权利要求1所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：聚合反应控制温度为60-80℃，时间为2-4h。

6.根据权利要求4所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：邻苯二胺磷酸酯苯胺均三嗪衍生物按照如下方法进行制备：

7.根据权利要求6所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：（2）中二甲亚砜、3-氯-5-硝基苯均三嗪衍生物、氢氧化钠溶液、二氯甲烷、邻苯二胺磷酰氯、吡啶的比例为（5-10）ml:1g:（5-10）ml:（15-25）ml:（1-1.3）g:（0.8-1.2）ml。

8.根据权利要求7所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：（2）中氢氧化钠溶液的质量分数为40-55%。

9.根据权利要求6所述的高分子嵌段共聚物-丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于：（3）中盐酸水溶液的质量分数为25-32%。

技术总结
本发明涉及高分子化合物技术领域，且公开了一种高分子嵌段共聚物‑丙烯酸酯涂料及其制备方法，包括聚丙烯酸酯乳液、邻苯二胺磷酸酯‑聚氨酯高分子嵌段共聚物、无机阻燃剂、增稠剂、碳酸钙、消泡剂、分散剂；邻苯二胺磷酸酯‑聚氨酯高分子嵌段共聚物，作为大分子阻燃剂和改性剂，与氢氧化铝等阻燃剂进行复配，对聚丙烯酸酯乳液填充改性。增强了丙烯酸酯漆膜燃烧时的成炭性，减少材料内部与氧气接触，抑制燃烧。并且磷酸酯产生的磷氧自由基可以捕获燃烧链式反应自由基，进一步抑制燃烧进程。并且提高了丙烯酸酯涂料漆膜的耐冲击性和硬度。

技术研发人员：李莉桃,李松春
受保护的技术使用者：增城市柏雅化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15