[發(fā)明專利]含疏水端基的支化型水性聚氨酯及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102786655A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周瑜;陳紅祥;林銀利;楊升;許彩霞;謝安東
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/42;C08G18/12;C09D7/12;A61K47/34
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含疏水端基的支化型水性聚氨酯及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著人們生活質(zhì)量的提高、環(huán)保意識的增強，水性涂料因具有減少環(huán)境污染、改善操作和施工環(huán)境、節(jié)省大量有機溶劑等優(yōu)點而倍受青睞，但水性涂料以水作為分散體系，存在粘度低、涂刷效果不理想等問題，因此需要添加增稠劑來提高它的粘度。

水性聚氨酯具有自身粘度低、增稠能力強、穩(wěn)定性強、不易長霉等特點，已逐漸成為水分散體系增稠劑的研究熱點。而目前研究的水性聚氨酯增稠劑主要為線型結(jié)構(gòu)，其分子中只含有兩個疏水末端基，因此在增稠時需要通過親水分子鏈的纏結(jié)來形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而發(fā)揮增稠作用，其增稠效果有限，且所需濃度較高。支化型聚氨酯可通過分子設(shè)計引入多個親水親油基團，其與乳膠粒子作用時更易形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將會更好地發(fā)揮其疏水締合作用起到顯著的增稠效果。

“一種水溶性締合型聚氨酯增稠劑及其反相聚合方法與應用”（CN1022101909A）專利技術(shù)，將二異氰酸酯與聚乙二醇、封端劑反應生成的線型聚氨酯預聚體與含有三個或四個羥基的多元醇反應，制得了一種水溶性締合型聚氨酯增稠劑；“一種水溶性聚氨酯締合型增稠劑及其應用”（CN102101908A）專利技術(shù)，將二異氰酸酯和作為擴鏈劑的多異氰酸酯一次性加入到聚乙二醇和含有多個乙氧基結(jié)構(gòu)的封端劑中，反應生成了一種水溶性聚氨酯締合型增稠劑。??

以上發(fā)明所制得的水性聚氨酯具有支化狀結(jié)構(gòu)，其增稠效果相對線型聚氨酯有所提高，但存在以下幾個問題：（1）在合成過程中使用了能致癌有機溶劑苯；（2）二異氰酸酯和擴鏈劑多異氰酸酯同時加入反應體系時，使產(chǎn)物結(jié)構(gòu)難以控制，且分子量分布較寬，將會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生影響；（3）合成的水性聚氨酯支化度有限，只含有三支或四支結(jié)構(gòu)，且增稠體系為苯丙乳液，而沒有涉及更高支化程度的聚氨酯的合成及其對水性聚氨酯漿料的增稠效果的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種原料來源豐富、價格便宜、使用溶劑低毒、結(jié)構(gòu)可控制、合成工藝簡單和易于工業(yè)化生產(chǎn)的含疏水端基的支化型水性聚氨酯的制備方法；用該方法制備的支化型水性聚氨酯增稠效果顯著。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

步驟一、將聚乙二醇、二異氰酸酯和催化劑加入到非質(zhì)子溶劑中，在N₂氣氛和50~100℃條件下攪拌0.5~6h，然后加入封端劑，在50~100℃條件下攪拌0.5~6h，制得線型聚氨酯預聚體。其中：

二異氰酸酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為（0.01~2.5）∶1；

催化劑與聚乙二醇的質(zhì)量比為（0~0.002）∶1；

非質(zhì)子溶劑與聚乙二醇的質(zhì)量比為（0.5~2）∶1；

封端劑與聚乙二醇的質(zhì)量比為（0.001~1.8）∶1。

步驟二、將多元醇加入到步驟一所制得的線型聚氨酯預聚體中，所述多元醇與步驟一所述聚乙二醇的質(zhì)量比為（0.00045~0.86）∶1，在50~100℃條件下攪拌0.5~6h，制得含疏水端基的支化型水性聚氨酯。

所述的二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種。

所述聚乙二醇的分子量為400~20000。

所述封端劑為正辛醇、十一醇、十二醇、十四醇、壬基酚、十六醇中的一種。

所述多元醇為三羥甲基丙烷、季戊四醇、聚酯六醇、聚酯十二醇、聚酯三十二醇、聚酯六十四醇中的一種。

所述非質(zhì)子溶劑為N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿中的一種。

所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、或為辛酸亞錫。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下積極效果：

本發(fā)明所用原料來源豐富和價格便宜，所采用的溶劑毒性較低，聚合物結(jié)構(gòu)能通過選用不同原料、聚乙二醇分子量、投料比和多元醇來控制，合成步驟簡單，反應條件易控制，有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；

由于本發(fā)明所制備的含疏水端基的支化型聚氨酯中含有多個親水親油基團，使其與乳膠粒子作用時更易形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮其疏水締合作用，可起到顯著的增稠效果，適宜用作水性涂料的增稠劑，并有著廣闊的應用前景；

另外，由于本發(fā)明所制備的含疏水端基的支化型水性聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中含有許多氨基甲酸酯基團或氨基甲酸酯-酯基團，其具有良好的生物降解性，同時該含疏水端基的支化型水性聚氨酯為兩親性聚合物，可將其制備成膠束以用作藥物的載體。