CN105330796A - 一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法 - Google Patents

一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法。本发明把聚氨酯优异的力学性能和丙烯酸树脂的亲水性相结合，并用烯丙氧基羟丙基磺酸钠改性，合成一种超亲水树脂。本发明用丙烯酸单体的亲水羧基，以及烯丙氧基羟丙基磺酸钠末端亲水性极强的磺酸基，提供亲水性，以六亚甲基二异氰酸酯作聚氨酯组分，提供力学性能以及引入固化所需羟基。该聚合物再以异氰酸酯作另一组份热固化成膜，成膜后聚氨酯改性的丙烯酸树脂具有优良的附着力、硬度、固化速率等的同时又赋予了改性涂膜优良的亲水性。

Description

一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法
技术领域
本发明属于防雾材料的制备领域，具体涉及一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法。
背景介绍
透明材料在工农业生产和日常生活以及军事领域中有着广泛的用途，例如眼镜、激光防护镜、望远镜及各种摄像设备的镜头、机械观察窗、运动潜水镜、浴室玻璃及镜子、车辆挡风玻璃及后视镜、头盔、太阳能电池板、测量仪器的观察窗、温室的玻璃墙等等。然而雾化问题给人们的生产和生活带来了诸多的不便，甚至造成了重大的损失。防雾技术与防雾材料的研究与开发倍受科学界和企业界的关注。当前已有很多专家学者在这一板块取得重大突破，主要防雾机理如下：
雾化产生的条件可以简单地分为两个方面：
(1)外部环境：一定的湿度和一定的温差的存在，只有当基材表面的温度低于周围水汽的露点时，空气中的水汽才能冷凝成水滴。
(2)基材表面的润湿性质：雾化产生与否，取决于气液固三相之间的表面张力。表面张力足够大时，小水珠容易铺展，不易结雾；表面张力足够小时，小水珠很容易滚落也不容易结雾。
基于以上特征，合成一种具有优良性能的超亲水树脂在防雾领域尤为重要。当水接触角小于10°时，水珠便能在底材上很好铺展形成水膜，体现出防雾性能。
羟基、羧基、磺酸基以及乙氧基等常被用作改善亲水性的基团，在保证树脂力学性能的基础上，引入这些基团将大大提升亲水性。本发明把聚氨酯优异的力学性能和丙烯酸树脂的亲水性相结合，并用烯丙氧基羟丙基磺酸钠改性，合成一种超亲水树脂。发明主要用丙烯酸单体的亲水羧基，以及烯丙氧基羟丙基磺酸钠末端亲水性极强的磺酸基，提供亲水性，以六亚甲基二异氰酸酯三聚体作聚氨酯组分，提供力学性能以及引入固化所需羟基。该聚合物再以异氰酸酯作另一组份热固化成膜，成膜后聚氨酯改性的丙烯酸树脂具有优良的附着力、硬度、固化速率等的同时又赋予了改性涂膜优良的亲水性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法。本发明所使用的丙烯酸和烯丙氧基羟丙基磺酸钠单体，可在主链上引入大量羧基和磺酸基团，改善亲水性。同时聚氨酯组分还能提供优异的力学性能，这样既能在保证聚氨酯树脂优良的附着力、硬度和耐刮等性能的同时又赋予改性涂膜超亲水防雾性能。
本发明的技术方案是：
一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：
(1)聚氨酯乳液的制备：将一定量的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、蓖麻油酸、溶剂和催化剂混合加入250ml四口烧瓶中，在氮气保护下，升温至60℃恒温反应，当羟值达到理论值时，加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，当羟值达到理论值时，加入一定量季戊四醇，冷却至室温待用。
(2)聚氨酯丙烯酸乳液的制备：在第一步产物中加入丙烯酸单体和烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)提高搅拌转速，加入一定量中和剂中和，并加水乳化。乳化完毕后将重新体系加热至50℃，加入引发剂，至反应完毕。
步骤(1)中所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；
步骤(2)中所述中和剂为三乙胺；
步骤(1)中所述溶剂为丙酮、2-丁酮和N,N-二甲基甲酰胺中至少一种。
本发明的有益效果是：通过以上反应，合成得到耐磨，亲水可热固化的水性丙烯酸树脂涂料。该树脂可用于提高涂料的耐水性、耐候性、防污性、耐热性，可广泛用于眼镜、激光防护镜、浴室玻璃及镜子、车辆挡风玻璃及后视镜、头盔、太阳能电池板、测量仪器的观察窗和温室的玻璃墙等防雾环境。
具体实施方式
实施例1
(1)丙烯酸单体的处理：取10g丙烯酸单体，使用中性氧化铝过柱去除单体中阻聚剂，封存待用。
(2)聚氨酯乳液的制备：将11.61g六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、催化剂0.1g二月桂酸二丁基锡(DBTDL)及5ml溶剂A加入装有搅拌器、冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气导管的干燥四口烧瓶中，室温搅拌均匀，通氮气保护，逐步升温至50℃，用恒压滴液漏斗控制滴速为1秒/滴，逐滴滴加5.97g蓖麻油酸，反应3h，通过红外光谱看羟基峰全部消失；继续用恒压滴液漏斗控制滴速为3秒/滴，逐滴滴加2.6g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),反应1h，用红外光谱检测羟基峰全部消失为止，后用冰浴速冷，倒入另一个恒压漏斗封存待用；另取装有搅拌器、冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气导管的干燥四口烧瓶，加入2.7g季戊四醇和5mlN,N-二甲基甲酰胺；升温至65℃，以3秒/滴的速率滴加第二步所得产物，反应1.5h，检测异异氰酸酯峰消失为止；加入2.02g三乙胺(TEA),快速搅拌30min，加入34.3g去离子水继续搅拌10min；
(3)聚氨酯改性丙烯酸乳液的制备：第三步乳化尚未完成时，用滴液漏斗滴加8.6g丙烯酸，和3.9g烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)。继续搅拌1h，至乳液稳定分散完毕；加入0.71g过硫酸钾(KPS)，升温至70℃，反应3h即可得到产品。

Claims (1)

1.一种超亲水双组份聚氨酯改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征步骤为：
(1)聚氨酯乳液的制备：将六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、蓖麻油酸、溶剂和催化剂混合加入250ml四口烧瓶中，在氮气保护下，升温至60℃恒温反应，当羟值达到理论值时，加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，当羟值达到理论值时，加入季戊四醇，冷却至室温待用；
(2)聚氨酯丙烯酸乳液的制备：在第一步产物中加入丙烯酸单体和烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)提高搅拌转速，加入中和剂中和，并加水乳化；乳化完毕后将重新体系加热至50℃，加入引发剂，至反应完毕。
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