一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，將板栗刺殼栲膠與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯混合，于70~100℃下反應(yīng)1~4h，加入舒巴坦鈉和煙酸鈉，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90℃，得到聚氨酯預(yù)聚體A；向預(yù)聚體A加入為擴鏈劑、乙酰胺和六甲基磷酸三酰胺，于65~85℃條件下反應(yīng)1.5~3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度75~85℃，反應(yīng)時間1~2h，加入三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)30~50min，加乳化劑和水進(jìn)行乳化，得耐光性水性聚氨酯涂料，所制備的耐光性水性聚氨酯環(huán)保、價格低廉，廣泛應(yīng)用于墻體、家具、金屬器具表面，作為塑料、玻璃、造紙、紡織的粘合劑。
【專利說明】一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】本發(fā)明涉及水性聚氨酯的制備方法，特別涉及一種耐光性聚氨酯涂料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯主要應(yīng)用于皮革涂飾、紡織印染、造紙業(yè)、建筑涂料、膠粘劑等方面，噴涂于內(nèi)外墻體、家具、金屬器具表面的涂料和油漆，每時每刻都在與人類直接或間接接觸，有毒、有害涂料已也時刻威脅著人們的健康。由于使用的領(lǐng)域常接觸太陽光，由于太陽光線中含有大量對有色物體有害的紫外光，其波長約290~460nm，這些有害的紫外光通過化學(xué)上的氧化還原作用，使涂料發(fā)生顏色的變化。
[0003]聚氨酯進(jìn)行合成常采用二月桂酸二丁基錫做催化劑，但由于重金屬錫在隨著聚氨酯的降解而對環(huán)境造成危害，且二月桂酸二丁基錫會造成聚氨酯乳液膜的流平性差。
[0004]聚氨酯的耐光性常采用加入紫外線吸收劑和抗氧化劑提高耐光性，但傳統(tǒng)的合成抗氧化劑有叔丁基羥基茴香醚、過氧化氫叔丁基、叔丁基對苯二酚等，具有較大的毒副作用和致癌性，因此需要尋找高效環(huán)保、耐光技術(shù)。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種耐光性水性聚氨酯涂料制備方法，選擇二月桂酸二丁基錫作催化劑，板栗刺殼栲膠與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，利用舒巴坦鈉和煙酸鈉對二月桂酸二丁基錫進(jìn)行固定與改性，用耐光性材料作為擴鏈劑和分散劑，乙酰胺取代傳統(tǒng)聚氨酯合成所使用的溶劑，用六甲基磷酸三酰胺提高乙酰胺的親水親油和分散性，用稀土的絡(luò)合物對聚氨酯改性，制得一種耐光性水性聚氨酯。
[0006]板栗刺殼栲膠的制備過程
(1)使用植物粉碎機將板栗刺殼粉碎成粉末以18目的篩子篩出，得板栗刺殼粉末A;
(2)將板栗刺殼粉末A放入150_蒸發(fā)皿中，于烘箱中在50°C時干燥至恒重，冷卻，得板栗刺殼粉末B ；
(3)稱取干燥的5g板栗刺殼粉末B，加入乙醇(化學(xué)純)溶液10mL,搖勻，得浸提液A。所使用微波爐微波在微波功率420w，微波處理時間120s處理；
(4)使用離心機于4500r/min的轉(zhuǎn)速下將浸提液A離心處理1min,取上清液進(jìn)行抽濾，真空40°C干燥12h，得板栗刺殼栲膠粉末。
[0007]一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:
(1)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.1g,升高溫度60°C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；
(2)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，，將板栗刺殼栲膠與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯按重量比1.5:廣3.5:1混合，于70-100?下反應(yīng)l~4h，加入舒巴坦鈉和煙酸鈉，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到聚氨酯預(yù)聚體A，所述催化劑用量為板栗刺殼栲膠與異佛爾酮二異氰酸酯總重量的0.2~0.5%，舒巴坦鈉用量為板栗刺殼栲膠、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1、.4%，煙酸鈉為板栗刺殼栲膠、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1~0.3% ；
(3 )、向預(yù)聚體A加入預(yù)聚體重量0.8~2.2 %的擴鏈劑和預(yù)聚體A重量12~2 5 %的乙酰胺和六甲基磷酸三酰胺，于65~85°C條件下反應(yīng)1.5^3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度75^850C，反應(yīng)時間I~2h，按預(yù)聚體A重量為10~15%的三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)3(T50min，加乳化劑和水進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料，六甲基磷酸三酰胺和混合液A分別為預(yù)聚體A重量的5~8%和3~7%,乳化劑為預(yù)聚體重量的3~4%。
[0008]擴鏈劑為2’，5-二氯-4’ -硝基水楊酸酰替苯胺、2_(3，4_二羥基苯基)乙胺、煙酰胺腺嘌呤雙核苷酸、L-谷氨酰胺、乙二胺四乙酸中的任意一種；乳化劑為環(huán)己基氨基磺酸鈉、多庫脂鈉、羥甲基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、2-環(huán)己胺基乙磺酸鈉中的任意一種。
[0009]本發(fā)明具有以下特點:
(1)舒巴坦鈉和煙酸鈉對催化劑進(jìn)行固定與改性，降低了聚氨酯由于重金屬錫引起的毒性難題，同時提高聚氨酯膜的流平性；
(2)選擇耐光材料為擴鏈劑和板栗刺殼栲膠、乳化劑，提高了耐光效率，且選擇的耐光材料環(huán)保；
(3)乙酰胺取代傳統(tǒng)聚氨酯合成所使用的溶劑，用六甲基磷酸三酰胺提高乙酰胺的親水親油和分散性，使得聚氨酯使用的溶劑毒性大大降低；
(4)板栗刺殼栲膠取代傳統(tǒng)的聚酯多元醇或聚醚多元醇，而二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯是傳統(tǒng)的異氰酸酯的氫化產(chǎn)物，兩種單體共同作用，使預(yù)聚體耐光性好；
【具體實施方式】下面結(jié)合實例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0010]實例一
(1)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度600C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將板栗刺殼栲膠50g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯33.3g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.17g存在的條件下，于70°C下反應(yīng)lh，加入舒巴坦鈉0.08g和煙酸鈉0.08g，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到81g聚氨酯預(yù)聚體A ；
(3)、向預(yù)聚體A加入2’，5-二氯-4’ -硝基水楊酸酰替苯胺0.65g、乙酰胺9.7g和六甲基磷酸三酰胺4.1g,于65°C條件下反應(yīng)1.5h，加入混合液A2.4g，反應(yīng)溫度75°C，反應(yīng)時間Ih,加三乙胺8.1g進(jìn)行中和反應(yīng)30min,加環(huán)己基氨基磺酸鈉2.4g和水IlOg進(jìn)行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0011]實例二
(I)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度600C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將板栗刺殼栲膠116.7g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯33.3g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.75g存在的條件下，于100°C下反應(yīng)4h，加入舒巴坦鈉0.6g和煙酸鈉0.45g，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到151g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入2-(3，4- 二羥基苯基)乙胺3.32g、乙酰胺37.8g和六甲基磷酸三酰胺12.lg，于85°C條件下反應(yīng)2.5h，加入混合液A10.6g，反應(yīng)溫度85°C，反應(yīng)時間2h，加三乙胺22.7g進(jìn)行中和反應(yīng)50min，加多庫脂鈉6g和水130g進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0012]實例三
(1)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度60°C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將板栗刺殼栲膠83.3g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯33.3g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.41g存在的條件下，于85°C下反應(yīng)2.5h，加入舒巴坦鈉0.29g和煙酸鈉0.23g，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到116g聚氨酯預(yù)聚體A ;
(3)、向預(yù)聚體A加入煙酰胺腺嘌呤雙核苷酸1.74g、乙酰胺21.5g和六甲基磷酸三酰胺7.54g，于75°C條件下反應(yīng)2.5h，加入混合液A5.8g，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時間1.5h，加三乙胺14.5g進(jìn)行中和反應(yīng) 40min，加羥甲基磺酸鈉4.1g和水130g進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0013]實例四
(1)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度600C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；
(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將板栗刺殼栲膠50g、2，3- 二巰基-1-丙醇0.6g、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯33.3g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.17g存在的條件下，于70°C下反應(yīng)lh，加入舒巴坦鈉0.08g和煙酸鈉0.08g，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C,得到81g聚氨酯預(yù)聚體A ；
(3)、向預(yù)聚體A加入L-谷氨酰胺0.65g和乙酰胺9.7g和六甲基磷酸三酰胺4.1g,于65°C條件下反應(yīng)1.5h，加入混合液A2.4g，反應(yīng)溫度75°C，反應(yīng)時間lh，加三乙胺8.1g進(jìn)行中和反應(yīng)30min，加甲基丙烯磺酸鈉2.4g和水IlOg進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0014]實例五
(I)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度600C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ；(2)、在裝有攪拌漿、溫度計、冷凝管的500ml的四口燒瓶中，將板栗刺殼栲膠116.7g、雙巰基乙酸乙二醇酯0.4g與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯33.3g混合，在二月桂酸二丁基錫催化劑0.75g存在的條件下，于100°C下反應(yīng)4h，加入舒巴坦鈉0.6g和煙酸鈉0.45g，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到151g聚氨酯預(yù)聚體A ；
(3)、向預(yù)聚體A加入乙二胺四乙酸3.32g、乙酰胺37.Sg和六甲基磷酸三酰胺12.1g,于85°C條件下反應(yīng)2.5h，加入混合液A10.6g，反應(yīng)溫度85°C，反應(yīng)時間2h，加三乙胺22.7g進(jìn)行中和反應(yīng)50min,加2-環(huán)己胺基乙磺酸鈉6g、二巰丙醇0.lg、溴丙胺太林0.25g和水130g進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料。
[0015]下面通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果:
為了定量描述涂料的耐光性能，采用分光光度儀進(jìn)行檢測，以得到反色差值Λ Ε，來描述涂料與面漆的耐光性。Δ E代表了顏色變化程度，Δ E越大，顏色改變越明顯。一般來說，Δ E值為O~1.5屬輕微變化；Λ E值為1.5~3.0屬可感變化；Λ E值為3.0~6.0屬明顯變化(參見王芳，黨高潮，王麗琴，幾種有機文物保護(hù)聚合物涂料的光降解[J].西北大學(xué)學(xué)報，2005，35 (5):56~58)。
[0016]表一耐光性聚氨酯涂料所成膜耐光性

【權(quán)利要求】
1.一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于: (1)、用15mL濃度為0.2mol/L的鹽酸水溶液溶解氧化鐿0.4g和氧化镥0.lg，升高溫度600C，加入3-羥基-2-甲基-5-[(磷酰氧基)甲基]-4-吡啶甲醛0.4g，調(diào)整混合溶液pH為6，反應(yīng)lh，60°C加入鄰羥基苯甲酸甲酯0.6g和偏磷酸鈉0.4g，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)3h，得混合液A ； (2)、在二月桂酸二丁基錫催化劑存在的條件下，將板栗刺殼栲膠與二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯按重量比1.5:1~3.5:1混合，于70-100?下反應(yīng)f 4h，加入舒巴坦鈉和煙酸鈉，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度90°C，得到聚氨酯預(yù)聚體A，所述催化劑用量為板栗刺殼栲膠與異佛爾酮二異氰酸酯總重量的0.2~0.5%，舒巴坦鈉用量為板栗刺殼栲膠、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1~0.4% ;煙酸鈉為板栗刺殼栲膠、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、二月桂酸二丁基錫總重量的0.1~0.3% ； (2)、向預(yù)聚體A加入預(yù)聚體A重量0.8^2.2 %的擴鏈劑和預(yù)聚體A重量12~25 %的乙酰胺和六甲基磷酸三酰胺，于65~85°C條件下反應(yīng)1.5^3.5h，加入混合液A，反應(yīng)溫度75^850C，反應(yīng)時間I~2h，按預(yù)聚體A重量為10~15%的三乙胺進(jìn)行中和反應(yīng)3(T50min，加乳化劑和水進(jìn)行乳化30min，得耐光性水性聚氨酯涂料，六甲基磷酸三酰胺和混合液A分別為預(yù)聚體A重量的5~8%和3~7%,乳化劑為預(yù)聚體重量的3~4%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:擴鏈劑為2’，5-二氯-4’ -硝基水楊酸酰替苯胺、2-(3，4-二羥基苯基)乙胺、煙酰胺腺嘌呤雙核苷酸、L-谷氨酰胺、乙二胺四乙酸中的任意一種。
3.如權(quán)利要 求1所述的一種耐光性水性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于:乳化劑為環(huán)己基氨基磺酸 鈉、多庫脂鈉、羥甲基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、2-環(huán)己胺基乙磺酸鈉中的任意一種。
【文檔編號】C09D5/00GK104073145SQ201410345891
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】段小寧, 高曉琳, 張建國 申請人:段小寧