技术领域
[0001] 本
发明涉及材料领域,特别是一种水性树脂及其制备方法与应用。
背景技术
[0002] 近年来随着体育产业的蓬勃发展,全民健身理念深入人心,各类体育场馆如雨后春笋般建设起来。有机
硅改性聚
氨酯材料(以下简称硅PU)以其不易老化、开裂、鼓泡、物理性能随
温度变化小等优点,广泛用于篮球、
羽毛球等体育场地的铺装。硅PU材料铺装的运动场地具有减缓地面对运动员脚踝、关节、韧带的反作用
力,同时其上硬下软的结构特性完全满足专业运动对球感的要求,因此硅PU材料广泛用于体育场馆地面铺装。硅PU作为运动场馆铺装材料,往往需要在表层涂覆一层面漆,用来掩盖其层间色差,改善耐摩擦、耐候性、耐污性以及提高装饰性能。目前市场上用于涂覆的硅PU面漆主流产品是油性聚氨酯材料和水性面漆,油性聚氨酯材料含有大量的芳香族
溶剂和游离TDI(2,4-
甲苯二异氰酸酯),在“毒跑道事件”后此类产品已经禁用;而水性面漆都存在韧性较差的
缺陷,特别是在不同温度下漆膜表现出热粘冷脆的缺点,导致漆膜开裂、鼓泡、易脱落等现象。
发明内容
[0003] 本发明为了克服上述技术问题的不足,提供了一种水性树脂及其制备方法,该水性树脂在高温下不发粘,低温下不发脆,且具有良好韧性,作为运动场地铺装材料的面漆使用,完全符合要求。
[0004] 解决上述技术问题的技术方案如下:
[0005] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0006]
[0007] 进一步地说,该水性树脂按重量份计,包括:
[0008]
[0009]
[0010] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0011] (1)将聚酯1000、异佛尔
酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂按照配方加入至反应釜内,开启搅拌,升温至80~86℃反应1~2小时;
[0012] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在80~86℃反应1~2小时;
[0013] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基
丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到50~55℃,反应5~15min;
[0014] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应10~15min;
[0015] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至76~79℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过
硫酸铵、
碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的
混合液,控制滴
加速度,确保在1~3小时内滴加完毕,滴加完后再保温1~3小时;
[0016] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0017] 步骤(1)中所述的催化剂为二月桂酸二丁基
锡。
[0018] 该水性树脂可以作为运动场地铺装材料的面漆使用,具体步骤为:
[0019] (1)将以下物料按照
质量分数混合均匀:
[0020]
[0021] (2)将以上混合物与
固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0022] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、
杀菌剂、
增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0023] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为WL72-100、DNW-5500、XP-2655、XP-2547、XP-2487中的任意一种。
[0024] 本发明的有益效果是:本发明提供了一种水性树脂,该水性树脂可以作为运动场地,特别是球场的铺装材料的面漆使用。首先,由于本发明创新地使用异佛尔酮二异氰酸酯和聚酯1000,这两种物质在体系中合成的聚氨酯链段属于韧性链段,可以明显改善水性面漆的柔韧性,由于聚氨酯链段和硅PU同属于聚氨酯体系,所以此类链段的存在可以提高水性面漆对硅PU基材的
附着力。第二,体系中含有甲基丙烯酸甲酯和乙酸丁酯等丙烯酸
单体合成的丙烯酸链段属于硬性链段,大大地提高了水性面漆的
耐磨性和耐划伤性。第三,本发明创新地使用甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯等含羟基单体,可以向水性树脂中提供羟基来和水分散型异氰酸酯固化剂反应,提高水性面漆的交联
密度,使其具有出色的物理性能。第四,本发明选用过硫酸铵和
碳酸氢钠来引发体系,使得体系单体反应完全,大大提高了转化率。第五,本发明还选用OP-10和十二
烷基磺酸钠、三乙胺、2,2-二羟甲基丙酸是向体系提供亲水官能团,使水性树脂获得良好的
稳定性。
附图说明
[0025] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0026] 图1为本发明
实施例1的产品乳液电镜扫描图;
具体实施方式
[0027] 实施例1:
[0028] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0029]
[0030]
[0031] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0032] (1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷和N-甲基吡咯烷酮按照配方加入至反应釜内,再加入适量催化剂二月桂酸二丁基锡,催化剂的用量占整个体系质量百分比为0.1%-0.5%,开启搅拌,升温至86℃反应1小时;
[0033] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在86℃反应1小时;
[0034] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到55℃,反应5min;
[0035] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应15min;
[0036] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至79℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液,控制滴加速度,确保在1小时内滴加完毕,滴加完后再保温1小时;
[0037] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0038] 将该产品在硅PU和
马口
铁板上制备样板,样板在标准状态下放置7天,按GB/T 9286-1998色漆和
清漆技术要求测试涂膜的各项基本性能。性能测试结果如下表1所示:
[0039] 表1
[0040]
[0041] 从表1可以看出,该产品性能各方面良好,将其作为运动场地铺装材料的面漆使用完全符合要求。另外,附图1所示为本实施例的乳液产品电镜扫描图,由图1可见,乳液粒径平均在200nm,而且有较高的交联密度。
[0042] 因为该产品依靠羟基和异氰酸酯基反应形成化学键,这种反应不仅存在于树脂分子间,也存在于树脂和基材之间,所以该产品的交联密度要远远高于市面上同类产品,也就导致该产品性能和市面上同类产品巨大的性能差异。
[0043] 该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用的具体步骤为:
[0044] (1)将以下物料按照质量分数混合均匀:
[0045]
[0046] (2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0047] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0048] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为WL72-100。
[0049] 实施例2
[0050] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0051]
[0052] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0053] (1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内,开启搅拌,升温至80℃反应2小时;
[0054] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在80℃反应2小时;
[0055] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到50℃,反应15min;
[0056] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应10min;
[0057] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至76℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液,控制滴加速度,确保在3小时内滴加完毕,滴加完后再保温3小时;
[0058] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0059] 该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用,具体步骤为:
[0060] (1)将以下物料按照质量分数混合均匀:
[0061]
[0062] (2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0063] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0064] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为DNW-5500。
[0065] 实施例3
[0066] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0067]
[0068] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0069] (1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内,开启搅拌,升温至84℃反应1.5小时;
[0070] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在84℃反应1.5小时;
[0071] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到53℃,反应10min;
[0072] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应13min;
[0073] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至78℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液,控制滴加速度,确保在2小时内滴加完毕,滴加完后再保温2小时;
[0074] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0075] 该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用,具体步骤为:
[0076] (1)将以下物料按照质量分数混合均匀:
[0077]
[0078]
[0079] (2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0080] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0081] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2655。
[0082] 实施例4
[0083] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0084]
[0085]
[0086] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0087] (1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内,开启搅拌,升温至81℃反应2小时;
[0088] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在81℃反应2小时;
[0089] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到50℃,反应15min;
[0090] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应15min;
[0091] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至77℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液,控制滴加速度,确保在2小时内滴加完毕,滴加完后再保温2小时;
[0092] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0093] 该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用,具体步骤为:
[0094] (1)将以下物料按照质量分数混合均匀:
[0095]
[0096]
[0097] (2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0098] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0099] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2547。
[0100] 实施例5
[0101] 一种水性树脂,按重量份计,包括:
[0102]
[0103]
[0104] 该水性树脂的制备方法,包括以下步骤:
[0105] (1)将聚酯1000、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、N-甲基吡咯烷酮和催化剂二月桂酸二丁基锡按照配方加入至反应釜内,开启搅拌,升温至86℃反应1小时;
[0106] (2)向上述反应釜中加入2,2-二羟甲基丙酸,继续在86℃反应1小时;
[0107] (3)向上述反应釜内再加入乙酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯,撤掉加热源,自然冷却到50℃,反应15min;
[0108] (4)向上述反应釜内再加入三乙胺,反应10min;
[0109] (5)向上述反应釜内再加入甲基丙烯酸羟乙酯、水、OP-10,十二烷基苯磺酸钠;升温至78℃,然后再向反应釜内分别同时滴加过硫酸铵、碳酸氢钠混合水溶液和甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯的混合液,控制滴加速度,确保在3小时内滴加完毕,滴加完后再保温3小时;
[0110] (6)用pH调节剂将步骤(5)得到的反应产物pH值调节到4-8,过滤得到澄清乳液,即为产品。
[0111] 该水性树脂作为运动场地铺装材料的面漆使用,具体步骤为:
[0112] (1)将以下物料按照质量分数混合均匀:
[0113]
[0114]
[0115] (2)将以上混合物与固化剂按照质量比为100:7混合均匀即可。
[0116] 进一步地说,步骤(1)中所述的成膜助剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂均采用市售水性助剂成品。
[0117] 更进一步地说,步骤(2)中所述的固化剂采用牌号为XP-2487。
[0118] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。