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一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法.pdf

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  • 文档编号:82017
  • 上传时间:2018-01-23
  • 格式:PDF
  • 页数:6
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410345298.X

    申请日:

    2014.07.21

    公开号:

    CN104087149A

    公开日:

    2014.10.08

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    专利权的转移IPC(主分类):C09D 175/08登记生效日:20160802变更事项:专利权人变更前权利人:段宝荣变更后权利人:广州产协高分子有限公司变更事项:地址变更前权利人:264005 山东省烟台市莱山区清泉路30号变更后权利人:510000 广东省广州市白云区江高镇新楼村|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C09D 175/08申请日:20140721|||公开

    IPC分类号:

    C09D175/08; C09D7/12; C08G18/66; C08G18/48; C08G18/10; C08G18/24

    主分类号:

    C09D175/08

    申请人:

    段宝荣

    发明人:

    段宝荣; 高晓琳; 张建国

    地址:

    264005 山东省烟台市莱山区清泉路30号

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    本发明公开了一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,在二月桂酸二丁基锡催化剂存在的条件下,将聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯混合,于80~100℃下反应1~4h,加入脂质体和香豆磷,反应时间2h,反应温度90℃,得到聚氨酯预聚体A;向预聚体A加入扩链剂、1,4-二氧六环和核黄素磷酸钠,于65~85℃条件下反应1.5~3.5h,加入混合液A,反应温度75~85℃,反应时间1~2h,加入三乙胺进行中和反应30~50min,加水乳化,得耐光性水性聚氨酯涂料,所制备的耐光性聚氨酯环保、价格低廉,广泛应用于墙体、家具、金属器具表面,作为塑料、玻璃、造纸、纺织的粘合剂。

    权利要求书

    1.  一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,其特征在于:
     (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g和顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g,调整混合溶液pH为4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在二月桂酸二丁基锡催化剂存在的条件下,将聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯按重量比2.5:1~4.5:1混合,于80~100℃下反应1~4h,加入脂质体和香豆磷,反应时间2h,反应温度90℃,得到聚氨酯预聚体A,所述催化剂用量为聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯总重量的0.2~0.5%,脂质体用量为聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡总重量的0.1~0.4%,香豆磷为聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡总重量的0.2~0.5%;
    (3)、向预聚体A加入预聚体重量1.2~3.2%的扩链剂和预聚体A重量12~25%的1,4-二氧六环和核黄素磷酸钠,于65~85℃条件下反应1.5~3.5h,加入混合液A,反应温度75~85℃,反应时间1~2h,按预聚体A重量为10~15%的三乙胺进行中和反应30~50min,加水乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料,核黄素磷酸钠和混合液A分别为预聚体A重量的5~8%和3~7%。

    2.
      如权利要求1所述的一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,其特征在于:聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000。

    3.
      如权利要求1所述的一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,其特征在于:脂质体为鞘磷脂、硫酸长春新碱脂、二氢鞘磷脂、二硬脂酰磷脂酰胆碱、聚氧乙烯烷基铵的一种。

    4.
      如权利要求1所述的一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,其特征在于:扩链剂为没食子酸、表儿茶素、枸杞多糖、肌醇六磷酸酯、去甲肾上腺素中的任意一种。

    说明书

    一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法
    技术领域本发明涉及涂料的制备方法,特别涉及一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法。 
    背景技术
    聚氨酯主要应用于皮革涂饰、纺织印染、造纸业、建筑涂料、胶粘剂等方面,喷涂于内外墙体、家具、金属器具表面的涂料和油漆,每时每刻都在与人类直接或间接接触,有毒、有害涂料已也时刻威胁着人们的健康。由于使用的领域常接触太阳光,由于太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光,其波长约290~460nm,这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用,使涂料发生颜色的变化。 
    聚氨酯进行聚合常采用二月桂酸二丁基锡做催化剂,但由于重金属锡随着聚氨酯的降解而对环境造成危害,脂质体是脂类分子(类脂)的自组装体,是一种由一个或多个脂双层中间包覆微水相的结构,脂质体可天然存在,也可人工合成,其脂质体作为一种载体, 具有自己的特点。 
    利用脂质体对二月桂酸二丁基锡对催化残余的锡进行固定,降低聚氨酯涂料残余物对环境的危害。 
    聚氨酯耐光性常采用加入紫外线吸收剂和抗氧化剂提高耐光性,但传统的合成抗氧化剂有叔丁基羟基茴香醚、过氧化氢叔丁基、叔丁基对苯二酚等, 具有较大的毒副作用和致癌性,因此需要寻找高效环保、耐光技术。 
    发明内容  
    本发明所要解决的技术问题是,提供一种耐光性水性聚氨酯涂料制备方法,选择二月桂酸二丁基锡作催化剂,聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯进行反应,利用脂质体和香豆磷对二月桂酸二丁基锡进行固定,用耐光性材料作为扩链剂,1,4-二氧六环取代传统聚氨酯合成所使用的溶剂,用核黄素磷酸钠提高1,4-二氧六环的亲水亲油和分散性,用稀土的络合物对聚氨酯改性,制得一种耐光性水性聚氨酯。
     一种耐光性水性聚氨酯涂料的制备方法,其特征在于: 
      (1)、用5mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈0.2g和氧化钇0.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.1g和顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸0.21g,调整混合溶液pH为4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑0.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在二月桂酸二丁基锡催化剂存在的条件下,将聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯按照混合2.5:1~4.5 :1混合,于80~100℃下反应1~4h,加入脂质体和香豆磷,反应时间2h,反应温度90℃,得到聚氨酯预聚体A,所述催化剂用量为聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯总重量的0.2~0.5%,脂质体用量为聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡总重量的0.1 ~0.4%,香豆磷为聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡总重量的0.2~0.5%;
    (3)、向预聚体A加入预聚体重量1.2~3.2%的扩链剂和预聚体A重量12~25%的1,4-二氧六环和核黄素磷酸钠,于65~85℃条件下反应1.5~3.5h,加入混合液A,反应温度75~85℃,反应时间1~2h,按预聚体重量为10~15%的三乙胺进行中和反应30~50min,加水进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料,核黄素磷酸钠和混合液A分别为预聚体A重量的5~8%和3~7%;
        聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000;脂质体为鞘磷脂、硫酸长春新碱脂、二氢鞘磷脂、二硬脂酰磷脂酰胆碱、聚氧乙烯烷基铵的一种;扩链剂为没食子酸、表儿茶素、枸杞多糖、肌醇六磷酸酯、去甲肾上腺素中的任意一种。
    本发明具有以下特点: 
       (1)脂质体和香豆磷对催化剂进行固定,降低了聚氨酯由于重金属锡引起的毒性难题,同时提高聚氨酯膜的流平性;
       (2)选择耐光材料为扩链剂和稀土络合物,提高了耐光效率,且选择的耐光材料环保;
       (3)1,4-二氧六环取代传统聚氨酯合成所使用的溶剂,用核黄素磷酸钠提高1,4-二氧六环的亲水亲油和分散性,使得聚氨酯使用的溶剂毒性大大降低。
    具体实施方式下面结合实例进一步说明本发明。 
    实例一
     (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g和顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g,调整混合溶液 pH 为 4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中,将聚四氢呋喃醚二醇83.3g与异佛尔酮二异氰酸酯33.3g混合,在二月桂酸二丁基锡催化剂0.23g存在的条件下,于80℃下反应1h,加入鞘磷脂0.12g和香豆磷0.23g,反应时间2h,反应温度90℃,得到116g聚氨酯预聚体A;
    (3)、向预聚体A中加入没食子酸1.39g和1,4-二氧六环13.9g和核黄素磷酸钠5.8g,于65℃条件下反应1.5h,加入混合液A3.48g,反应温度75℃,反应时间1h,加三乙胺11.6g进行中和反应30min,加水120g进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
    实例二 
    (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g和顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g,调整混合溶液 pH 为 4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中,将聚四氢呋喃醚二醇75.2g与异佛尔酮二异氰酸酯16.7g混合,在二月桂酸二丁基锡催化剂0.46g存在的条件下,于100℃下反应4h,加入硫酸长春新碱脂0.37g和香豆磷0.46g,反应时间2h,反应温度90℃,得到92g聚氨酯预聚体A;
    (3)、向预聚体A中加入表儿茶素2.94g、1,4-二氧六环23g和核黄素磷酸钠7.4g,于85℃条件下反应3.5h,加入混合液A6.4g,反应温度85℃,反应时间2h,加三乙胺13.8g进行中和反应50min,加水110g进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
    实例三
    (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g和顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g,调整混合溶液 pH 为 4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中,将聚四氢呋喃醚二醇116.6g与异佛尔酮二异氰酸酯33.3g混合,在二月桂酸二丁基锡催化剂0.52g存在的条件下,于90℃下反应3.5h,加入二氢鞘磷脂0.38g和香豆磷0.53g,反应时间2h,反应温度90℃,得到150g聚氨酯预聚体A;
    (3)、向预聚体A中加入枸杞多糖3.3g、1,4-二氧六环27.8g和核黄素磷酸钠9.8g,于75℃条件下反应2.5h,加入混合液A7.5g,反应温度80℃,反应时间1.5h,加三乙胺18.8g进行中和反应40min,加水120g进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。    
    实例四
    (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g、顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g和碱式氯化铜0.2g,调整混合溶液 pH 为 4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中,将聚四氢呋喃醚二醇83.3g与异佛尔酮二异氰酸酯33.3g混合,在二月桂酸二丁基锡催化剂0.23g存在的条件下,于80℃下反应1h,加入二硬脂酰磷脂酰胆碱0.12g、香豆磷0.23g和四苯基卟啉铁0.01g,反应时间2h,反应温度90℃,得到116g聚氨酯预聚体A;
    (3)、向预聚体A中加入肌醇六磷酸酯1.39g、1,4-二氧六环13.9g和核黄素磷酸钠5.8g,于65℃条件下反应1.5h,加入混合液A3.48g,反应温度75℃,反应时间1h,加三乙胺11.6g进行中和反应30min,加水120g进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
    实例五
    (1)、用25mL浓度为0.1mol/L的硝酸水溶液溶解氧化铈1g和氧化钇2.5g,升高温度40℃,加入葡萄糖酸钠0.5g、顺-1,3,5-三甲基环己胺-1,3,5-三羧基酸1.05g和乙基氢化铜蛋白0.04g,调整混合溶液 pH 为 4,反应1h,50℃加入2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑2.5g,充分搅拌反应2h,得混合液A;
    (2)、在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中,将聚四氢呋喃醚二醇75.2g与异佛尔酮二异氰酸酯16.7g混合,在二月桂酸二丁基锡催化剂0.46g存在的条件下,于100℃下反应4h,加入聚氧乙烯烷基铵0.37g、香豆磷0.46g和氯化铵铁0.1g,反应时间2h,反应温度90℃,得到92g聚氨酯预聚体A;
    (3)、向预聚体A中加入去甲肾上腺素2.94g、1,4-二氧六环23g和核黄素磷酸钠7.4g,于85℃条件下反应3.5h,加入混合液A6.4g,反应温度85℃,反应时间2h,加三乙胺13.8g进行中和反应50min,加水110g进行乳化30min,得耐光性水性聚氨酯涂料。
    下面通过相关实验数据进一步说明本发明的有益效果: 
    为了定量描述涂料的耐光性能,采用分光光度仪进行检测,以得到反色差值△E,来描述涂料与面漆的耐光性。△E代表了颜色变化程度,△E越大,颜色改变越明显。一般来说,△E值为0~1.5属轻微变化;△E值为1.5~3.0属可感变化;△E值为3.0~6.0属明显变化(参见王芳,党高潮,王丽琴,几种有机文物保护聚合物涂料的光降解[J].西北大学学报,2005,35(5):56~58)。
    表一 耐光性水性聚氨酯所成膜耐光性 

    时间/min实例一实例二实例三实例四实例五900.20.30.40.10.11500.60.40.40.10.22700.90.50.60.20.23300.90.70.60.40.23901.10.90.80.50.34501.10.90.80.60.35101.11.20.90.70.7540111.21.00.90.86001.11.21.21.10.8

    从表一可以发现,实例一到实例五所制备的涂料耐光性均在轻微变化范围内,显示很好的耐光性。
    表二 耐光性水性聚氨酯所成膜耐光性的力学性能 实验组 实例一实例二实例三实例四实例五断裂伸长率(%)160145155166168抗张强度(MPa)5.75.65.85.95.9抗磨耗(级)3.54444

      表二中指标的检测方法参考(蒋维祺.皮革成品理化检验[M].中国轻工业出版社,1999),本发明涂料所得膜断裂伸长率、抗张强度、抗磨均表现较好。
      

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    一种 耐光性 水性 聚氨酯 涂料 制备 方法
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