[發明專利]自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請號: 201210057242.5
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102585152A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 胡和豐;林芳景;陸航;孫鑫;李瀚文
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/32
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種水性聚氨酯的制備方法，特別是一種自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯相對于溶劑型聚氨酯而言，具有綠色環保、無毒、無污染等優點，已廣泛應用于涂料、粘合劑、造紙和紡織等行業。自乳化型水性聚氨酯是將親水性功能單體與其他原料一起反應形成大分子鏈，在聚氨酯的分子鏈上直接引入親水基團，在水中自乳化分散，無需外加乳化劑，已成為水性聚氨酯的主流。根據親水基團的電荷特征，可將自乳化型水性聚氨酯分為陰離子型和陽離子型兩大類。目前，大量的研究主要集中在陰離子型水性聚氨酯，陽離子型水性聚氨酯的研究和產品相對較少。陽離子型水性聚氨酯的陽離子電荷特征賦予其某些獨特性能，在皮革、功能涂料、紡織和造紙等領域具有特殊價值。

自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備技術關鍵在于親水性功能單體，目前普遍采用含有兩個活性官能團的叔胺基化合物。如王奇(CN201010622595.6)和張學同等(CN02159275.6)以N-甲基二乙醇胺為親水性功能單體制得自乳化陽離子型水性聚氨酯。Piotr?Król等(Piotr?Król,?Bo?ena?Król.?Chemical?structure?and?surface?properties?of?the?polyurethane?cationomers[J].?Colloid?&?Polymer?Science,?2008,?286(11):?1243-1256.)分別以N-苯基二乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為親水性功能單體，制得自乳化陽離子型水性聚氨酯。采用這類親水性功能單體制備的自乳化陽離子型水性聚氨酯，其親水基團位于聚合物主鏈，從而影響樹脂的自乳化分散效率。R.J.Goddar等(R.J.Goddard?,S.L.Cooper.?Polyurethane?cationomers?with?pendant?trialkylammonium?groups:?effects?of?ion?content,?alkyl?group?and?neutralizing?anion[J].?Journal?of?Polymer?Science:?Part?B:?Polymer?Physics,?1994?,32?:?1557–1574)分別以3-二甲胺基-1,2-丙二醇或3-二乙胺基-1,2-丙二醇為親水性功能單體制備自乳化陽離子型水性聚氨酯。V?.Sriram等(V?.Sriram?,G.?Radhakrishnan.?Novel?short-chain?crosslinked?cationomeric?polyurethanes[J].Polymer?Bulletin,?2005,55:?165-172)以N,N-二（2-羥乙基）異煙酰胺為親水性功能單體制備自乳化陽離子型水性聚氨酯。采用此類親水性功能單體制備的自乳化陽離子型水性聚氨酯，其親水基團成為聚合物的側基，提高了自乳化分散效率，具有更優越的性能，但此類親水單體的來源較少、價格昂貴，從而制抑了自乳化陽離子型水性聚氨酯的工業化應用。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種自乳化陽離子型水性聚氨酯的制備方法。

為實現上述目的，本發明的機理為：本發明采用僅含有一個活性官能團的叔胺基化合物的親水性功能單體，該單體的結構通式為：

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其中，R₁、R₂和R₃為C₁～C₅的烷基等；X為—OH、—NH₂或—NHR?，其中R為甲基、乙基或芐基等。采用的親水性功能單體典型的有：N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N,N’-三乙基乙二胺。此類親水性功能單體一端含有一個可以與異氰酸酯基反應的官能團，另一端含有一個叔胺基。當此類親水性功能單體與聚酯/醚二元醇、多元醇及二異氰酸酯反應所得的預聚體具有以下結構特征：

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其中，A為二異氰酸酯骨架結構；B為多元醇骨架結構，C為聚酯/醚二元醇鏈，D為異氰酸酯基與親水性功能單體中活性基團反應生成的基團。

將預聚物與醇類擴鏈劑在水相中擴鏈分散，最終得到自乳化陽離子型水性聚氨酯，其結構通式為：

或者，

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