本专利来源：国家知识产权局
专利申请人：南京林业大学
发明人：徐徐 杨益琴 王石发 徐晓维 鲍名凯 吴君 彭晗
水性聚氨酯（WPU）是一种以水作为分散介质的聚氨酯体系。与传统的溶剂型聚氨酯相比，它除了具有良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等，还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点；但是一般的水性聚氨酯材料具有诸如耐水性差、耐热性不足等缺陷。为了提高水性聚氨酯材料的各项性能，扩大其应用范围，近年来对水性聚氨酯材料的改性研究得到较大的发展，尤其是对水性聚氨酯原料的改性更是成为研究的热点。但是单一 WPU 乳液存在着固含量低、胶膜的耐水性、硬度、光泽度不佳等缺点，为了扩大其应用范围，需要对其进行改性。丙烯酸酯类（PA）乳液具有优良的耐溶剂性、耐候性和力学性能，同时成膜时间短，采用 PA 乳液对 WPU 进行改性，可以将两者的优点有机地结合起来，从而制备出高固含量、低成本、性能好的聚氨酯／丙烯酸酯（PUA）复合乳液。中国专利文献CN101519567A 公开了一种水性聚氨酯木器漆 ( 乳液)，采用聚醚二元醇和甲苯二异氰酸酯充分搅拌成预聚体，在预聚体中加入二羟甲基丙酸，三羟甲基丙烷，一缩二乙二醇和丙酮进行降粘 - 扩链反应，再加三乙胺进行季胺化 , 最后加无离子水分散乳化，脱丙酮，得到水性聚氨酯，具有较好的耐候性差及抗紫外线能力，但其耐热性及附着力有待提高。中国专利文献 CN101568564A 公开了一种水性聚氨酯树脂组合物，通过多异氰酸酯、含有聚氧乙烯侧链的二醇、含有至少 1 个羟基的（甲基）丙烯酸酯反应制备，虽然产品的制备成本较低，但是力学性能及耐热性能仍显不足。松节油的主要成分 a- 蒎烯和 b- 蒎烯均为双环单萜烯烃类化合物，分子中有一个C=C 双键，可以利用加成聚合反应合成不同的丙烯酸酯单体。这些单体在常温下蒸汽压极低，气味温和，是一类非常有用的特殊单体，其聚合产物中含有松节油中萜类化合物的桥环状结构，赋予了该树脂特殊的理化性质，如低粘度、高沸点、高玻璃化温度、低色度、高折光指数、疏水性好等优良特性。同时松节油是我国特有的林产生物质资源之一，储量丰富，利用其为原料制备松节油基丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液，可以将松节油基丙烯酸酯较高的力学性能、耐热性和耐水性与水性聚氨酯良好的耐溶剂性、较低的成本和较短的干燥时间有机结合，得到性能优异的水性树脂。为了解决现有技术存在的水性聚氨酯乳液硬度小、耐热、耐水性差的缺点，本发明提供了一种松节油基丙烯酸酯改性水性聚氨酯，制备的水性聚氨酯乳液具有拉伸强度大、耐热耐水性好、耐化学试剂性好等特点。向装备有温度计、搅拌器、导气管、蒸馏头的 500mL 的烧瓶内加入聚醚多元醇（N-210）25.0g，在 120℃下真空脱水 2-3h，冷却后加入甲苯二异氰酸酯（TDI） 12.5g，催化剂二月桂酸二丁基锡（DBT）0.02g，在 75℃反应 2h。然后加入二羟甲基丙酸（DMPA ）2.26g、二甘醇（DEG）2.4g 在 75℃反应 3h，再加入三乙胺（TEA）中和反应 1h，中和后剧烈搅拌下分散在水中，最后真空脱除丙酮制得固含量为 30% 的水性聚氨酯乳液。产品的镜面光泽 106，附着力1级，柔韧性 1 mm，拉伸强度为8.52MPa，Tg为-10.5℃，耐水性合格，耐溶剂性不合格。取实施例 1 中水性聚氨酯 25.0g，加热至 78℃，在搅拌条件下加入丙烯酸异冰片酯5.0g，搅拌均匀后，缓慢滴加过硫酸铵 0.05g，3h 滴完，滴完后保温在 80℃反应2h 后制得松节油基丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液。产品的镜面光泽 125，附着力 1 级，拉伸强度为 25.17MPa，柔韧性 1.5 mm ，Tg 为15.4℃，耐水性合格，耐溶剂性合格（不发白）。
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