[發(fā)明專利]一種油醇封端的聚氨酯及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310442014.4
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103450439A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏燕彥
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/10;C08J3/05;C08L91/06
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技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油醇封端的聚氨酯及其制備方法，以及其在制備石蠟乳液方面的用途。

技術(shù)背景：

聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯和多元醇等原料制成的具有氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地改變產(chǎn)品形態(tài)及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產(chǎn)品。聚氨酯制品形態(tài)有軟質(zhì)、半硬質(zhì)及硬質(zhì)塑料、彈性體、油漆涂料、膠粘劑、密封膠、合成革涂層樹脂、彈性纖維等，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域。

石蠟乳液是利用各種手段將石蠟和水混合乳化形成的均勻分散體系。乳化石蠟具有耐水性好、體系穩(wěn)定、分散性好、成膜均勻的特性，是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品。石蠟乳液可以用做醫(yī)藥和橡膠加工助劑，鉆井液添加劑，板材增強劑，混凝土固化劑，紡織品柔軟劑和上漿劑，果品保鮮劑和林木果樹保水防凍劑等。除此之外，石蠟等烷烴材料也是優(yōu)良的相變材料，將其乳化在水中，然后對其進行包覆可以得到相變納/微米膠囊。

石蠟乳液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，放置時蠟和水易兩相分離，要使石蠟分散于水中成為均勻、穩(wěn)定的乳液，必須選擇合適的乳化劑并通過一定的乳化工藝來實現(xiàn)。大多數(shù)乳化劑乳化效率低，乳液穩(wěn)定性差，必須使用助乳化劑增加乳液的分散穩(wěn)定性。

許多科學(xué)家對制備蠟乳液的乳化劑和工藝進行了研究。2006年，Konstantin?Golemanov等以十六烷和十四烷作為分散相，對幾種類型的水溶性乳化劑（陰離子型、非離子型和聚合物型）進行了比較，研究發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)乳化劑乳化效率低，乳液穩(wěn)定性差，只有Tween?40?和Tween?60吸附自由能較高，乳化效果較好；助乳化劑（十六醇、布里杰52、甜菜堿）能顯著增加乳液的分散穩(wěn)定性。隨后，Jun?Wang,?Fei?Yang等于2008年使用水滑石（LDH）的顆粒作為助乳化劑乳化石蠟，研究了助乳化劑和乳化劑的配比對石蠟的乳化效果，并通過TEM、XRD分析了乳膠粒子的吸附機理和吸附濃度。他們又于2010年，用Span-80為乳化劑乳化石蠟并在乳液中加入LDH顆粒，結(jié)果證明其能大大增強石蠟乳液的穩(wěn)定性。

但助乳化劑的加入又增加了小分子化合物在石蠟乳液中的比例，無法避免由小分子化合物引起的穩(wěn)定性差、遷移和污染基材等問題。而且必須使用多種乳化劑才能制備穩(wěn)定的石蠟乳液，增加了石蠟乳液的成分復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容：

為了消除小分子乳化劑和助乳化劑在乳化蠟的后繼應(yīng)用中引起的各種不良影響，本發(fā)明人設(shè)計并合成了特殊結(jié)構(gòu)的聚氨酯，本發(fā)明具體公開的內(nèi)容如下：

本發(fā)明的目的之一是提供一種特殊結(jié)構(gòu)的聚氨酯，即用油醇封端的聚氨酯。該聚氨酯具有兩親性結(jié)構(gòu)，分子中同時具有親水鏈段和親油鏈段，親水鏈段為陰離子、陽離子或者非離子，在封端反應(yīng)中引入油醇做為親油鏈段。

本發(fā)明的目的之二是提供一種油醇封端的聚氨酯的制備方法，其特征在于包含如下步驟：

1）??????????將二異氰酸酯和含有陰離子、陽離子親水基團或者非離子親水鏈段的親水單體混合后升溫到40-85℃，加入催化劑后反應(yīng)2-4小時，得到異氰酸酯基團過量的預(yù)聚物；

2）??????????再加入油醇升溫至55-85℃，反應(yīng)4-6小時，降溫到20-50℃，含有陰離子和陽離子親水基團的聚氨酯需要加入中和劑中和，得到油醇封端的聚氨酯。

上述反應(yīng)步驟中所用原料按照質(zhì)量計包括：25-40份二異氰酸酯、10-30份親水單體、30-60份油醇、0.1-1份催化劑和0-15份中和劑。

所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯中的一種或者任意幾種的混合；

所述親水單體為二羥甲基丁酸、二羥甲基丙酸、N-甲基二乙醇胺、聚乙二醇中的一種或者前3種與聚乙二醇的混合；

所述催化劑為二丁基二月桂酸錫或者辛酸亞錫中的一種或者兩種的混合；

所述中和劑為三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨水中的一種或冰醋酸、甲酸、鹽酸中的一種。

本發(fā)明的目的之三是提供一種石蠟乳液的制備方法，

將固體石蠟與油醇封端的聚氨酯混合后，加入水，采用高速分散機在50-80℃乳化，得到均勻穩(wěn)定的石蠟乳液。