[發明專利]一種磺酸鹽型親水擴鏈劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210215611.9
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102766244A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 強西懷;薛強;張輝
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G18/32
• 分類號: C08G18/32;C07D251/70
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于化工材料合成技術領域，具體涉及一種磺酸鹽型親水擴鏈劑及其制備方法。

背景技術

聚氨酯可分為溶劑型和水性兩大類。在制備水性聚氨酯（WPU）過程中，溶劑用量少、毒性低，產生的有害氣味少，低毒環保，操作簡單。水性聚氨酯產品在適宜條件下已具有優越的應用性能，已經在涂層、紡織整理、涂料印花、涂料、膠黏劑、皮革等領域中發揮著越來越重要的作用。

親水擴鏈劑是在對含有端異氰酸酯基的聚氨酯預聚體進行擴鏈的同時引入親水性基團的物質。常見的主要有二羥甲基丙酸（DMPA）、二羥基半酯、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。這類擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的專用原料，常含有羧基或者仲胺基。

以磺酸鹽型親水擴鏈劑為原料制備的水性聚氨酯即為磺酸鹽型水性聚氨酯。目前，磺酸鹽型親水擴鏈劑的開發已成為當今水性聚氨酯領域的研究熱點。

2006年10月，左海麗，吳曉青等以環氧氯丙烷（ECH）、亞硫酸氫鈉和無水碳酸鈉為原料，合成了1,2-二羥基-3-丙磺酸鈉（DHPA），并用傅立葉紅外光譜及熔點儀佐證了產物結構。2009年6月，康平平，宋文生等采用乙二胺（EDA）和2-氯乙磺酸鈉反應合成乙二胺基乙磺酸鈉，用紅外光譜（FTIR）、核磁氫譜（¹H?NMR）和碳譜（¹³CNMR）、X射線衍射（XRD）、元素分析等手段表征了產物的結構與特性。2011年4月，宋文生、徐翠翠、鄭英麗等用二乙醇胺與2-氯乙基磺酸鈉反應合成N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉（BES鈉鹽），以核磁氫譜（¹H?NMR）和碳譜（¹³C?NMR）、紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）等手段表征了合成產物的結構和特性，并優化確定了BES鈉鹽的最佳合成工藝。

公開號為CN?101240057A的專利公開了一種磺酸型親水擴鏈劑的制備方法：將多元胺溶解于適當溶劑中，升溫至40～100℃后加入烯基磺酸鹽水溶液，保溫反應4～30小時，經除雜、穩定性處理等操作，得到外觀有混濁的淺黃色、油狀、黏稠液體。

以羧酸鹽型親水擴鏈劑制備的水性聚氨酯分散液只能穩定存在于較高pH條件下，且固含量不高。上述的乙二胺基乙磺酸鈉及專利CN?101240057A公開的磺酸鹽型親水擴鏈劑均以氨基為擴鏈反應基團，反應活性較高，容易產生凝膠，較難控制。研究者制備的1,2-二羥基-3-丙磺酸鈉（DHPA）和N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉（BES鈉鹽）以醇羥基為擴鏈反應基團，其擴鏈反應較溫和，而分子中均只含有一個磺酸根，以其制備的聚氨酯乳液固含量仍然較低。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種磺酸鹽型親水擴鏈劑及其制備方法，以此親水擴鏈劑為原料制備的水性聚氨酯分散液固含量更高，可在更廣pH范圍條件下穩定保存，且涂膜的拉伸強度更高。

為了達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種磺酸鹽型親水擴鏈劑，分子結構為：

其中，R為C₂～C₃的烷基，m等于1或2，n等于1或2。

其制備反應式表示如下：

其制備方法包括以下步驟：

向容器中加入18.45份質量份數三聚氯氰和30份質量份數冰水，控制反應液溫度0～5℃，攪拌下滴加195.1～297.3份質量份數的質量濃度10%氨基苯磺酸鈉鹽溶液，用質量濃度10%的NaOH溶液調節體系酸堿度，使之穩定在pH6.0～7.0，加完后反應1.5～2.0h；升溫到35～45℃，滴加195.1～297.3份質量份數的質量濃度10%的氨基苯磺酸鈉鹽溶液，用質量濃度10%的NaOH溶液調節體系酸堿度，使之穩定在pH6.0～7.0，加完后反應2.5～3.0h；升溫至75～85℃，滴加10.51～13.32份質量份數二乙醇胺，用質量濃度10%的NaOH溶液調節體系酸堿度，使之穩定在pH7.5～8.5，加完后反應2.5～3.0h，反應結束；將混合物冷卻至室溫，在真空度0.1MPa、溫度55℃條件下減壓濃縮，于真空度0.1MPa、溫度40℃干燥除去水分，再用無水乙醇溶解，靜置，分去NaCl、未反應氨基苯磺酸鈉鹽，最后常壓蒸餾除去乙醇，得到淡黃色固體，即為磺酸鹽型親水擴鏈劑；

所述的氨基苯磺酸鈉鹽為對氨基苯磺酸鈉、苯胺-2,4-二磺酸鈉及苯胺-2,5-二磺酸鈉中的一種；