[發明專利]一種含熒光染料的水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請號: 201310223868.3
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103275334A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 許戈文;王繼印;田玉鵬;楊俊松
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08J3/03
• 分類號: C08J3/03;C08G18/12;C08G18/66;C08G18/30
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 徐偉

技術領域

本發明屬于熒光水性聚氨酯技術領域，具體涉及一種含熒光染料的水性聚氨酯的制備方法。

背景技術

熒光染料是近年來飛速發展的一類材料。它可以通過分子設計，從而實現對熒光波長，熒光強度，雙光子效應的控制。所以熒光染料可以應用在防偽標識，交通標志，生物顯影，生物檢測，化學檢測，熒光油墨，熒光涂料等方面。

但是，熒光染料也有其缺陷。比如，合成步驟復雜，合成成本高，在應用時對環境要求較苛刻，易老化。甚至有些熒光染料不能很好地分散在水中，遇水出現熒光減弱，熒光猝滅或者直接被水解的現象。這些缺陷不但限制了熒光染料的應用領域，而且限制了熒光染料的推廣。

為了解決熒光染料的以上缺陷，中國專利授權公告號CN1159387C“包覆熒光粉，制法及含有包覆熒光粉的長余輝熒光水性涂料”中公布了一種用高分子聚合物包覆熒光材料的方法。它將熒光材料混入高分子聚合物，再將含有熒光材料聚合物固化，粉碎后混入水性高分子中制成熒光水性涂料。該方法操作簡單，但是熒光材料在水性高分子中的分散受到粉碎顆粒的限制，無法達到分子級別的分散。

中國專利公告號CN1990613B“色彩轉換用絲網印刷熒光涂料及其制備方法”中公布了了一種將熒光染料混入自聚丙烯酸酯或環氧基丙烯酸酯預聚物，涂覆后采用熱固化的方式固化。由于熒光染料是直接混入的，分散程度有限，加入量較多,熒光染料加入量為10～50%。該方法不是特別經濟。

中國專利申請公告號CN101921507A“水性防偽印油”公布了一種將熒光粉混入水性聚氨酯的方法。由于分散程度有限，該方法熒光粉加入量為15%～25%，這個加入量對于較昂貴的人工合成熒光粉并不經濟。

水性聚氨酯應用面比較廣，其分子量和軟硬度都可以自由調節。最重要的是水性聚氨酯是一種嵌段共聚物，它含有親油鏈段和親水鏈段。將人工合成熒光染料接到聚氨酯鏈段上，可以將熒光染料的分散程度很高，是分子級別的分散。在聚氨酯分子鏈的保護下，熒光分子可以在水相穩定存在，而且熒光分子加入量在0.01%的情況下依然可以具有較強的熒光和雙光子效應。這在降低高級熒光染料的應用成本和活細胞檢測方面具有重要意義。

將熒光分子接到聚氨酯分子鏈上可以解決熒光分子的保護和分散的問題，同時降低熒光染料應用成本。該熒光水性聚氨酯可以應用在防偽標識，交通標志，生物顯影，生物檢測，化學檢測，熒光油墨，熒光涂料等方面。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含熒光染料的水性聚氨酯的制備方法。本發明采用接枝反應工藝方法，選用含有羥基或氨基的熒光染料、二異氰酸酯、大分子多元醇、小分子擴鏈劑、親水擴鏈劑為原料合成熒光水性聚氨酯。將含有活潑氫的熒光染料與異氰酸酯反應而將染料母體接入聚氨酯分子鏈上，再通過擴鏈、交聯、側掛活性基團、引親水劑的方法，在聚氨酯鏈上引入交聯點、活性基團和親水基團，并使分子量足夠大后，中和，乳化以制得水性聚氨酯熒光染料。通過對聚氨酯的設計和熒光分子的選擇，熒光水性聚氨酯可以有不同的用途。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種含熒光染料的水性聚氨酯的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟：

（1）?將熒光染料5～2000mg用5～30g非質子溶劑溶解，得到熒光染料溶液；

（2）?在干燥氮氣保護下，將真空脫水后的大分子多元醇：20～40g加入250ml三口燒瓶中，按計量加入多異氰酸酯10～60g，加入熒光染料溶液混合均勻后升溫至70～90℃反應2小時，得到熒光聚氨酯預聚物a₁；

（3）?向熒光聚氨酯預聚物a₁中加入親水擴鏈劑1～20g，小分子二元醇0～15g，小分子多元醇0～10g，催化劑0～0.12g，非質子溶劑20～100g，并在50～70℃反應4～6小時后，降溫至20～40℃出料，得到熒光水性聚氨酯預聚體a₂；

（4）?將熒光水性聚氨酯預聚體a₂倒入乳化桶中，用中和劑0～10g中和后，加水：150～300g高速乳化,加入得到含固量10～45％的熒光水性聚氨酯乳液。

本發明步驟(1)和(3)中所述的非質子溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸乙酯中的一種或兩種溶劑。