[發明專利]一種支化型水性聚氨酯締合型增稠劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710844523.8
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107722225A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 楊建軍;宋忠奧;吳慶云;吳明元;張建安
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發明涉及一種增稠劑，特別是涉及一種支化型水性聚氨酯締合型增稠劑及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯締合型增稠劑是新出現的一種環境友好型增稠劑，其在溶液中的性質類似于表面活性劑，它是由親油-親水-親油三嵌段結構組成的聚合物。由于其獨特的分子結構，使得其增稠的機理、流變性等都不同于傳統的增稠劑，相比傳統增稠劑，水性聚氨酯締合型增稠劑的增稠能力強，流平性和儲存穩定性好，且不易長霉、涂膜豐滿度高等特點，受到人們的廣泛關注。

傳統的聚氨酯締合型增稠劑的結構較為簡單，通常是由過量的異氰酸酯與聚乙二醇反應制備的預聚體，然后長鏈的烷醇進行封端制備得到的線性聚氨酯締合型增稠劑。這種直鏈型聚氨酯締合型增稠劑是兩端帶有疏水基團的結構，其在乳液體系中形成的是兩點締合的方式來達到增稠效果，其增稠效果容易受溫度影響而變差。

專利CN 101096475A公開了一種線型水性聚氨酯增稠劑的制備方法，其所合成的聚氨酯增稠劑屬于傳統的烷基鏈封端的聚氨酯增稠劑，其增稠效果一般，且增稠后的乳液儲存穩定性不好。聚氨酯締合型增稠劑中，疏水基團的疏水締合作用對增稠性能起主導，而多點締合結構要優于傳統線型聚氨酯增稠劑。

專利CN 101633718A將異氰酸酯與聚醚二元醇反應制備預聚體，然后將自制的疏水性二醇引入預聚體進行擴鏈，然后烷基醇進行封端制備了梳型的聚氨酯增稠劑，由于疏水性二醇的制備復雜，難以應用于實際。

專利CN 104211941A公開了一種星型聚氨酯增稠劑的制備方法，利用環氧乙烷開環合成星型的聚乙二醇，然后與烷基異氰酸酯反應合成星形聚氨酯締合型增稠劑，其增稠效果和穩定性都得到提高。但其疏水性二醇和星形聚乙二醇的合成較為繁瑣，實際應用比較困難。

發明內容

本發明的目的是在傳統聚氨酯增稠劑合成工藝的基礎上，提供一種穩定性好、增稠性能優異的支化型水性聚氨酯締合型增稠劑及其制備方法。

一種支化型水性聚氨酯締合型增稠劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將異氰酸酯溶液滴加到脫水后的聚乙二醇中進行聚合反應，制得預聚體；

(2)加入催化劑和長鏈烷醇進行半封端反應；

(3)降溫至50～80℃后，加入擴鏈劑進行擴鏈反應，得支化型水性聚氨酯締合型增稠劑。

進一步方案，所述步驟(1)中的聚合反應是在氮氣氛圍中，在攪拌情況下，將異氰酸酯溶液滴加到脫水聚乙二醇中，滴完后于40～60℃保溫10～40min，然后升溫至70～110℃再反應2～5h，得到預聚體。

進一步方案，所述異氰酸酯溶液中的溶劑為丙酮、甲乙酮或N，N-二甲基甲酰胺；異氰酸酯與聚乙二醇中-NCO/-OH的摩爾比為1～2:1。

進一步方案，所述異氰酸酯選自異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、4,4＇-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,6-二異氰酸酯甲基己酸酯、甲基環己基二異氰酸酯、4,4＇-二環己基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、萘-1,5二異氰酸酯、四甲基二亞甲基二異氰酸酯中的一種或幾種。

進一步方案，所述步驟(1)中脫水后的聚乙二醇是將聚乙二醇加入反應器中，升溫至100～120℃進行真空脫水2～5h所得；所述聚乙二醇分子量優選為2000～8000g/mol。

進一步方案，所述步驟(2)中的長鏈烷醇為C8～18的直鏈烷基醇，長鏈烷醇與聚乙二醇的物質的量之比為1～2:1；

所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、順丁烯二酸二丁基錫、辛酸鋅中的一種或幾種，催化劑的加入量為聚乙二醇和異氰酸酯總質量的0.05～5％。

進一步方案，所述步驟(3)中擴鏈反應的時間為2～6h，所述的擴鏈劑為支化型核B，異氰酸酯與擴鏈劑的物質的量之比為2：0.1～1。

進一步方案，所述支化型核B是將DMPA(二甲基丙胺)的DMF溶液緩慢滴加到IPDI(異佛爾酮二異氰酸酯)中，升溫至70～90℃反應1～3h；然后將其置于冰鹽浴中，控制反應體系中的溫度為-5～0℃；再緩慢滴加DEOA(二乙醇胺)的DMF溶液，1～3h滴完，反應結束后得支化型核B，其反應過程如下：

本發明的反應過程如下：

本發明的另一個發明目的是提供上述制備方法制備的支化型水性聚氨酯締合型增稠劑。本發明的支化型水性聚氨酯締合型增稠劑的分子結構和性能是可以通過對聚乙二醇的分子量、封端劑長鏈烷醇的結構來進行調整的。