[發明專利]HEUR增稠劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410537901.4
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104558502B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: J·J·拉巴斯科;A·K·范德克
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯公司
• 主分類號: C08G18/73
• 分類號: C08G18/73;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/30;C09D7/61;C09D133/00;C09D5/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸蔚

本發明涉及一種用于通過將異氰酸酯反應性基團與化學劑量過量的二異氰酸酯接觸，隨后與水反應來制備疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯?脲?脲基甲酸酯)增稠劑的水性溶液的方法。令人驚喜地是，所述增稠劑顯示在油漆制劑中保持或改善遮蔽性，同時保持其它重要的流變性質。

疏水改性的氨基甲酸酯增稠劑(HEUR)是含有疏水基團的水溶性的聚合物，由于疏水性基團在水中彼此締合，因此該增稠劑被歸類為締合性增稠劑。在乳膠漆制劑中，疏水基團吸附至膠乳顆粒表面，從而形成顆粒間的環路和橋接，以形成橋接膠乳顆粒的瞬時網絡從而使得粘度提高且在寬范圍的剪切速率下得到所需的流變特性。HEUR通常具有優異的流動/流平性能和光澤性且能保持可接受的抗流掛性。

HEUR通常通過本體熔融聚合反應方法或基于有機溶劑的方法制備。在本體熔融聚合反應方法中，在金屬催化劑的存在下，將聚亞烷基二醇，如PEG 8000聚乙二醇，與摩爾當量過量的二異氰酸酯反應，得到目標分子量的聚合的聚合物。隨后加入封端劑(通常為單官能醇或胺)淬滅任何剩余的異氰酸酯官能團，隨后將熔融聚合物溶解在水中或溶解在水和有機溶劑的混合物中以形成最終產物。或者，可預先以合適的比例向反應器中加入聚二醇、二異氰酸酯和封端醇以形成HEUR聚合物。在另一情況中，羥基當量比異氰酸酯當量高，以在水或水/溶劑混合物中溶解HEUR聚合物前完全消耗所有異氰酸酯基團。

雖然HEUR賦予涂料制劑所需的流變性質，但眾所周知在這樣的制劑中使用HEUR會不利地影響遮蔽性、著色強度和最終涂覆基材的光學性質。因此，經常需要多種涂料來獲得所需的顏色遮蔽性和原始表面的外觀。

已知在涂料制劑中增加顏料顆粒(如TiO₂)的間距能改善不透明性和遮蔽效果；然而，在HEUR中的橋接膠乳顆粒的瞬時網絡將顏料顆粒聚集到空隙空間中，從而減少了顏料顆粒間的間距，導致了在不透明性、著色強度和遮蔽性上的同時損失。

因此，開發一種能改善涂料組合物的不透明性、著色強度和遮蔽性的HEUR會是HEUR增稠的涂料組合物領域中的一大進步。

發明內容

在第一方面，本發明涉及一種制備疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯-脲-脲基甲酸酯)增稠劑的水性溶液的方法，該方法包括以下步驟：a)在反應條件下將以下1)、2)和3)物質接觸，以形成含有異氰酸酯官能團的聚氨酯預聚物：1)水溶性聚亞烷基二醇；2)疏水封端劑或疏水二官能劑或它們的組合；和3)相對于聚亞烷基二醇與封端劑或疏水性二官能劑或它們的組合的異氰酸酯反應性基團總摩爾數，2-50％化學劑量過量的二異氰酸酯；隨后b)在足夠將該預聚物轉變成疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯-脲-脲基甲酸酯)水性溶液的條件下將該預聚物與水接觸。本發明方法制備的增稠劑通過提供改善的制劑流變性質而不損失不透明性解決了油漆制劑領域的需求。

發明詳述

本發明涉及一種制備疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯-脲-脲基甲酸酯)增稠劑的水性溶液的方法，該方法包括以下步驟：a)在反應條件下將以下1)、2)和3)物質接觸，以形成含有異氰酸酯官能團的聚氨酯預聚物：1)水溶性聚亞烷基二醇；2)疏水封端劑或疏水二官能劑或它們的組合；和3)相對于聚亞烷基二醇與封端劑或疏水性二官能劑或它們的組合的異氰酸酯反應性基團總摩爾數，2-50％化學劑量過量的二異氰酸酯；隨后b)在足夠將該預聚物轉變成疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯-脲-脲基甲酸酯)水性溶液的條件下將該預聚物與水接觸。疏水改性的環氧烷聚(氨基甲酸酯-脲-脲基甲酸酯)可進一步包括其它官能團如胺官能團。

如本文中所用，術語“水溶性聚亞烷基二醇”指的是一種或多種水溶性聚環氧乙烷、水溶性聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、水溶性聚環氧乙烷/聚環氧丁烷共聚物和聚環氧乙烷/聚環氧丙烷/聚環氧丁烷三元聚合物。本文所用的術語“環氧丙烷”指的是具有-(OCH₂CH₂CH₂)-和/或-(OCH(CH₃)CH₂)-重復基團的聚合物。