[發明專利]一種黑色水性聚氨酯染料的制備方法

有效

• 申請號: 201410472297.1
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104262570A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張興元;孫偉;許海燕
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/32;C08G18/48;C08G18/42;C09B43/28;C09B67/22
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

1.一種黑色水性聚氨酯染料的制備方法，其特征在于：先制備含有黑色發色團的黑色二元醇，再使用該黑色二元醇與小分子二元醇進行組合，部分或全部替代小分子二元醇，然后通過與二異氰酸酯、大分子二元醇和親水擴鏈劑進行反應，制備出黑色水性聚氨酯；

所述含有黑色發色團的黑色二元醇的制備，包括：采用含有粉紅光黑發色團的黑色染料鉻黑T，或采用含有藍光黑發色團的黑色染料蘇丹黑B，或采用含有藍紫光黑發色團的黑色染料氨基黑10B，分別通過染料分子結構中所含氨基或羥基中的活性氫與氯乙醇反應制得三種黑色二元醇；

當所述黑色染料為鉻黑T或氨基黑10B時，按摩爾比1:10-20:1-1.5:0.1-0.2將所述黑色染料、氯乙醇、碳酸鉀和碘化鈉加入適量水至其完全溶解，保持90℃反應12-24小時，再向反應液中緩慢滴加與黑色染料摩爾比為3-6:1的質量百分比濃度為36-38％的濃鹽酸，待反應結束后于60℃、0.01MPa真空條件下抽去所加入水的70％-80％，過濾的沉淀物用水洗滌后置于真空烘箱中干燥至恒重，分別得到結構式為

的鉻黑T型粉紅光黑色二元醇，或結構式為

的氨基黑10B型藍紫光黑色二元醇；

當所述黑色染料為蘇丹黑B時，將黑色染料溶于適量50～60℃熱丙酮中至其完全溶解，然后將與黑色染料摩爾比為10-20:1-1.5:0.1-0.2:1的氯乙醇、碳酸鉀和碘化鈉加入到上述黑色染料的丙酮溶液中，保持60℃反應12-24小時；反應結束后加入水至析出沉淀，過濾的沉淀物用水洗滌后置于真空烘箱中干燥至恒重，得到其結構式為

的蘇丹黑B型藍光黑色二元醇；

然后進行黑色水性聚氨酯染料的制備：

當采用陽離子型親水擴鏈劑N-甲基二乙醇胺與二異氰酸酯、大分子二元醇、小分子二元醇反應時，則得到陽離子型黑色水性聚氨酯染料，具體操作步驟如下：

以水性聚氨酯中非水性和非溶劑性組分的質量為基準，將按該基準質量40-80％的大分子二元醇在110-120℃脫水0.5-1.5小時，再按該基準質量的15-50％加入二異氰酸酯，在80-90℃反應2-4小時后，加入該基準質量0.2-10％的黑色二元醇、0-11％的二元醇擴鏈劑、0.01-0.08％的二月桂酸二丁基錫和20-50％的丙酮或丁酮，在60-80℃反應2-4小時；將按基準質量6-12％的陽離子型親水擴鏈劑N-甲基二乙醇胺溶于10-50％的丙酮或丁酮中，滴加該溶液，滴完后在40-60℃反應2小時；然后在2000-4000轉/分的轉速剪切和0-40℃的條件下加入基準質量3.2-6.5％的乙酸，反應1-5分鐘后加入基準質量200-300％的水和0-5％的二元胺擴鏈劑，攪拌5-30分鐘后，將反應產物轉入旋轉蒸發儀，在40-50℃、真空條件下脫去丙酮或丁酮，即得到陽離子型黑色水性聚氨酯染料；

當采用陰離子型親水擴鏈劑二羥甲基丙酸或二羥甲基丁酸與二異氰酸酯、大分子二元醇和小分子二元醇反應時，則得到陰離子型黑色水性聚氨酯染料，具體操作步驟如下：

以水性聚氨酯中非水性和非溶劑性組分的質量為基準，將按該基準質量40-80％的大分子二元醇在110-120℃脫水0.5-1.5小時，再按該基準質量的15-50％加入二異氰酸酯，在80-90℃反應2-4小時后，加入該基準質量4-8％的陰離子型親水擴鏈劑、0.2-10％的黑色二元醇、0-11％的二元醇擴鏈劑、0.01-0.08％的二月桂酸二丁基錫和20-50％的丙酮或丁酮，在70-80℃反應3-8小時；然后在2000-4000轉/分的轉速剪切和0-40℃的條件下加入3-6％的三乙胺，反應1-5分鐘后，加入基準質量200-300％的水和0-5％的二元胺擴鏈劑，攪拌5-30分鐘后，將反應產物轉入旋轉蒸發儀，在40-50℃、真空條件下脫去丙酮或丁酮，即得到陰離子型黑色水性聚氨酯染料。

2.如權利要求1所述黑色水性聚氨酯染料的制備方法，特征在于所述大分子二元醇選自聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氫呋喃醚二元醇或聚丙二醇。

3.如權利要求1所述黑色水性聚氨酯染料的制備方法，特征在于所述二異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。

4.如權利要求1所述黑色水性聚氨酯染料的制備方法，特征在于所述二元醇擴鏈劑選自乙二醇、1,4-丁二醇或一縮二乙二醇。

5.如權利要求1所述黑色水性聚氨酯染料的制備方法，特征在于所述二元胺擴鏈劑選自乙二胺或異佛爾酮二胺。