阅读说明：本技术 一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法 (Preparation method of modified grafted polyurethane resin ) 是由 李文国 黄志红 李清荣 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法,包括以下步骤：S1、准备以下重量份的原料：环氧树脂30～50份,醇酸树脂28～36份,二甲基硅油20～24份,氧化石墨烯18～22份,碳酸钙18～22份,丙烯酸羟乙酯16～20份,聚醚二元醇15～17份,催化剂5～9份,聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠5～7份,二异氰酸酯5～7份,4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮3～5份,扩链剂3～5份,有机溶剂1～3份,固化剂1～3份,无离子水15～35份。本发明设计合理,制备工艺简单,且成本低,具有固化速率高、拉伸强度高、疏水性好、色彩持久明亮、产品寿命长,生产效率高等特点,值得推广。(The invention discloses a preparation method of modified graft polyurethane resin, which comprises the following steps: s1, preparing the following raw materials in parts by weight: 30-50 parts of epoxy resin, 28-36 parts of alkyd resin, 20-24 parts of dimethyl silicone oil, 18-22 parts of graphene oxide, 18-22 parts of calcium carbonate, 16-20 parts of hydroxyethyl acrylate, 15-17 parts of polyether glycol, 5-9 parts of a catalyst, 5-7 parts of polyoxyethylene fatty ether sodium sulfate, 5-7 parts of diisocyanate, 3-5 parts of 4-methyl-4' -vinyl benzophenone, 3-5 parts of a chain extender, 1-3 parts of an organic solvent, 1-3 parts of a curing agent and 15-35 parts of deionized water. The invention has the characteristics of reasonable design, simple preparation process, low cost, high curing rate, high tensile strength, good hydrophobicity, lasting and bright color, long service life of products, high production efficiency and the like, and is worthy of popularization.)

一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及树脂材料技术领域，尤其涉及一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法。

背景技术

聚氨酯树脂（PUA）的分子中含有丙烯酸官能团和氨基甲酸酯键，固化后的胶黏剂具有聚氨酯的高耐磨性、粘附力、柔韧性、高剥离强度和优良的耐低温性能以及聚丙烯酸酯卓越的光学性能和耐候性，是一种综合性能优良的辐射固化材料。目前，PUA已成为防水涂料领域应用非常重要的一大类低聚物，鉴于PUA固化速度较慢、价格相对较高，在常规涂料配方中较少以PUA为主体低聚物，往往作为辅助性功能树脂使用，大多数情况下，配方中使用PUA主要是为了增加涂层的柔韧性、降低应力收缩、改善附着力。但是由于PUA树脂优异的性能，对PUA的研究也日益增多，聚氨酯树脂也逐步向跟其他类型的树脂共聚形成杂化体系，向水性体系发展，特别是水性体系因直接采用水稀释降低粘度，使制成的涂料更加环保和健康，减少了活性单体的使用，在很大程度上弥补了PUA树脂价格贵的不足，可以扩大PUA树脂的应用范围，同时减少甚至不使用单体，有效地降低了防水涂料的收缩，减少固化时的内应力，增加涂料的附着力和提高涂膜的柔韧性。

随着经济建设的快速发展，人们对安全的要求越来越高，传统的环氧树脂丙烯酸酯仅保证柔韧性好的性能，已不能满足使用者的要求。因此，我们提出了一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法。

一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备以下重量份的原料：环氧树脂30～50份，醇酸树脂28～36份，二甲基硅油20～24份，氧化石墨烯18～22份，碳酸钙18～22份，丙烯酸羟乙酯16～20份，聚醚二元醇15～17份，催化剂5～9份，聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠5～7份，二异氰酸酯5～7份，4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮3～5份，扩链剂3～5份，有机溶剂1～3份，固化剂1～3份，无离子水15～35份；

S2、先将以上重量份的氧化石墨烯超声分散在相应重量份的有机溶剂中，制得混合溶液A；

S3、将以上重量份的环氧树脂和醇酸树脂投入到研磨机中研磨成超细粉末，再将超细粉末转移至混炼机中，同时加入混合溶液A，加热至100～120℃混炼，放入真空干燥箱中去除有机溶剂，即得树脂混合液B；

S4、向上述装有树脂混合液B的混炼机中加入相应重量份的二甲基硅油和碳酸钙，以200～400r/min高速搅拌，再加入4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮、聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠和二异氰酸酯，继续高速搅拌20～30min，加入适量的催化剂和扩链剂，升高温度至80～100℃，反应至体系酸值<8.5mgKOH/g，即得混合液C；

S5、将相应重量份的丙烯酸羟乙酯、聚醚二元醇溶于无离子水中，得水溶液，并将水溶液加入到混合液C中，高速搅拌20～40min，即得混合液D；

S6、将混合液D转移至超声仪中，并将超声仪温度升至70～90℃，再将相应重量份固化剂分散至混合液D中，搅拌均匀后，置于恒温干燥箱中对体系进行固化，即得改性接枝型聚氨酯树脂。

优选的，所述S1中，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂以及有机硅改性的环氧树脂中一种或几种按任意配比混合。

优选的，所述S1中，环氧树脂与扩链剂的质量比为10：1。

优选的，所述S1中，催化剂为马来酸二异丙醋，用量为所述二异氰酸酯质量的1～3%。

优选的，所述S1中，扩链剂为乙二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺其中一种或多种的混合物。

优选的，所述S1中，有机溶剂选自乙醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、二氯甲烷、***、甲苯中一种或几种按任意配比混合。

优选的，所述S1中，固化剂选自酸酐类、脂环族胺类、脂肪族胺类中一种或几种按任意配比混合。

优选的，所述S3中，混炼时间以环氧树脂和醇酸树脂溶解完全为止。

优选的，所述S6中，固化时间为8～10h，固化温度为40～60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、以廉洁易得的环氧树脂和醇酸树脂为基料，保证环氧树脂材料基本的耐高温和防水能力外，以环境友好的有机溶剂作为环氧树脂材料的分散介质，可以保证环氧树脂和醇酸树脂在环氧树脂材料制备过程中的溶解度，转化率高，产品质量易于控制，且原料价格低廉；通过加入丙烯酸羟乙酯、聚醚二元醇和固化剂等将环氧树脂接枝到二元醇侧链，用于聚氨酯树脂的改性，提高了树脂的固化速率和产品固化后的硬度，降低了合成成本；

2、通过添加氧化石墨烯后制得含石墨烯的聚氨酯树脂，能够有效增加产品的拉伸强度和最大应力，大大降低其内部电阻率，同时拉伸强度和疏水性能都有很明显的提升，也能够大大增加产品的使用寿命，和反应速率，提高生产效率；

本发明设计合理，制备工艺简单，且成本低，具有固化速率高、拉伸强度高、疏水性好、色彩持久明亮、产品寿命长，生产效率高等特点，值得推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备以下重量份的原料：环氧树脂30份，醇酸树脂28份，二甲基硅油20份，氧化石墨烯18份，碳酸钙18份，丙烯酸羟乙酯16份，聚醚二元醇15份，催化剂5份，聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠5份，二异氰酸酯5份，4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮3份，扩链剂3份，有机溶剂1份，固化剂1份，无离子水15份；

S2、先将以上重量份的氧化石墨烯超声分散在相应重量份的有机溶剂中，制得混合溶液A；

S3、将以上重量份的环氧树脂和醇酸树脂投入到研磨机中研磨成超细粉末，再将超细粉末转移至混炼机中，同时加入混合溶液A，加热至100℃混炼，混炼时间以环氧树脂和醇酸树脂溶解完全为止，放入真空干燥箱中去除有机溶剂，即得树脂混合液B；

S4、向上述装有树脂混合液B的混炼机中加入相应重量份的二甲基硅油和碳酸钙，以200r/min高速搅拌，再加入4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮、聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠和二异氰酸酯，继续高速搅拌20min，加入适量的催化剂和扩链剂，升高温度至80℃，反应至体系酸值<8.5mgKOH/g，即得混合液C；

S5、将相应重量份的丙烯酸羟乙酯、聚醚二元醇溶于无离子水中，得水溶液，并将水溶液加入到混合液C中，高速搅拌20min，即得混合液D；

S6、将混合液D转移至超声仪中，并将超声仪温度升至70℃，再将相应重量份固化剂分散至混合液D中，搅拌均匀后，置于恒温干燥箱中对体系进行固化，固化时间为8h，固化温度为40℃，即得改性接枝型聚氨酯树脂。

其中，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂以及有机硅改性的环氧树脂中一种或几种按任意配比混合。

环氧树脂与扩链剂的质量比为10：1，催化剂为马来酸二异丙醋，用量为所述二异氰酸酯质量的1%，扩链剂为乙二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺其中一种或多种的混合物，有机溶剂选自乙醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、二氯甲烷、***、甲苯中一种或几种按任意配比混合，固化剂选自酸酐类、脂环族胺类、脂肪族胺类中一种或几种按任意配比混合。

实施例二

本发明提出的一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备以下重量份的原料：环氧树脂40份，醇酸树脂32份，二甲基硅油22份，氧化石墨烯20份，碳酸钙20份，丙烯酸羟乙酯18份，聚醚二元醇16份，催化剂7份，聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠6份，二异氰酸酯6份，4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮4份，扩链剂4份，有机溶剂2份，固化剂2份，无离子水25份；

S2、先将以上重量份的氧化石墨烯超声分散在相应重量份的有机溶剂中，制得混合溶液A；

S3、将以上重量份的环氧树脂和醇酸树脂投入到研磨机中研磨成超细粉末，再将超细粉末转移至混炼机中，同时加入混合溶液A，加热至110℃混炼，混炼时间以环氧树脂和醇酸树脂溶解完全为止，放入真空干燥箱中去除有机溶剂，即得树脂混合液B；

S4、向上述装有树脂混合液B的混炼机中加入相应重量份的二甲基硅油和碳酸钙，以300r/min高速搅拌，再加入4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮、聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠和二异氰酸酯，继续高速搅拌25min，加入适量的催化剂和扩链剂，升高温度至90℃，反应至体系酸值<8mgKOH/g，即得混合液C；

S5、将相应重量份的丙烯酸羟乙酯、聚醚二元醇溶于无离子水中，得水溶液，并将水溶液加入到混合液C中，高速搅拌30min，即得混合液D；

S6、将混合液D转移至超声仪中，并将超声仪温度升至80℃，再将相应重量份固化剂分散至混合液D中，搅拌均匀后，置于恒温干燥箱中对体系进行固化，固化时间为9h，固化温度为50℃，即得改性接枝型聚氨酯树脂。

其中，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂以及有机硅改性的环氧树脂中一种或几种按任意配比混合。

环氧树脂与扩链剂的质量比为10：1，催化剂为马来酸二异丙醋，用量为所述二异氰酸酯质量的2%，扩链剂为乙二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺其中一种或多种的混合物，有机溶剂选自乙醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、二氯甲烷、***、甲苯中一种或几种按任意配比混合，固化剂选自酸酐类、脂环族胺类、脂肪族胺类中一种或几种按任意配比混合。

实施例三

本发明提出的一种改性接枝型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备以下重量份的原料：环氧树脂50份，醇酸树脂36份，二甲基硅油24份，氧化石墨烯22份，碳酸钙22份，丙烯酸羟乙酯20份，聚醚二元醇17份，催化剂9份，聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠7份，二异氰酸酯7份，4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮5份，扩链剂5份，有机溶剂3份，固化剂3份，无离子水135份；

S2、先将以上重量份的氧化石墨烯超声分散在相应重量份的有机溶剂中，制得混合溶液A；

S3、将以上重量份的环氧树脂和醇酸树脂投入到研磨机中研磨成超细粉末，再将超细粉末转移至混炼机中，同时加入混合溶液A，加热至10120℃混炼，混炼时间以环氧树脂和醇酸树脂溶解完全为止，放入真空干燥箱中去除有机溶剂，即得树脂混合液B；

S4、向上述装有树脂混合液B的混炼机中加入相应重量份的二甲基硅油和碳酸钙，以20400r/min高速搅拌，再加入4-甲基-4’-乙烯基二苯甲酮、聚氧乙烯脂肪醚硫酸钠和二异氰酸酯，继续高速搅拌230min，加入适量的催化剂和扩链剂，升高温度至8100℃，反应至体系酸值<7.5mgKOH/g，即得混合液C；

S5、将相应重量份的丙烯酸羟乙酯、聚醚二元醇溶于无离子水中，得水溶液，并将水溶液加入到混合液C中，高速搅拌240min，即得混合液D；

S6、将混合液D转移至超声仪中，并将超声仪温度升至790℃，再将相应重量份固化剂分散至混合液D中，搅拌均匀后，置于恒温干燥箱中对体系进行固化，固化时间为10h，固化温度为460℃，即得改性接枝型聚氨酯树脂。

其中，环氧树脂选自双酚A环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂以及有机硅改性的环氧树脂中一种或几种按任意配比混合。

环氧树脂与扩链剂的质量比为10：1，催化剂为马来酸二异丙醋，用量为所述二异氰酸酯质量的3%，扩链剂为乙二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺其中一种或多种的混合物，有机溶剂选自乙醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、二氯甲烷、***、甲苯中一种或几种按任意配比混合，固化剂选自酸酐类、脂环族胺类、脂肪族胺类中一种或几种按任意配比混合。

对实施例一～三制备的改性接枝型聚氨酯树脂材料的性能进行检测，检测结果如下：

实施例	一	二	三
				氧指数/%	18.77	21.83	20.91
老化实验	无变色	无变色	无变色
				和易性	好	好	好
拉伸强度/MPa	38.7	43.6	42.1

检测结果显示，实施例一～三制备的改性接枝型聚氨酯树脂材料的氧指数较高，对环境友好，和易性好，在高强度紫外光的照射下也不发生变色现象，制备的改性接枝型聚氨酯树脂材料可以有效延长约43%寿命，反应速率快，能够进行大规模的加工生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。