[發明專利]外層親水內層疏水的水性聚氨酯材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810260998.7
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108840991B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 譚鴻;張凡軍;羅鋒;方浩林;賀媛媛;李潔華;傅強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08G18/78
• 分類號: C08G18/78;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/12;C09D175/08
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

1.一種外層親水內層疏水的水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)向聚合物二元醇和二異氰酸酯中加入催化劑，于攪拌條件和氮氣保護下預聚反應45～150分鐘；其中，聚合物二元醇和二異氰酸酯的摩爾份數分別為0.8～1.2份和3～3.6份，催化劑的添加量為聚合物二元醇和二異氰酸酯總物料重量的1～10‰；

(2)向步驟(1)所得物加入擴鏈劑Ⅰ，并在20～70℃下擴鏈反應15～120分鐘；其中，擴鏈劑Ⅰ的摩爾份數為0.2～0.5份；

(3)在強力攪拌下，向步驟(2)所得物中加水，同時加入擴鏈劑Ⅱ并滴加中和劑再次擴鏈反應60～240分鐘，得到所述外層親水內層疏水的水性聚氨酯；所述擴鏈劑Ⅱ的摩爾份數為1.5～1.8份；

所述擴鏈劑Ⅰ的化學結構式如式Ⅰ所示：

其中，A為氨基或者羥基；m,n相互獨立地為0～10中的任一整數；

Y為連接體，為主鏈原子個數為3～10的烷基鏈、醚鍵、酰胺鍵或酯鍵；

M為純粹肽段，包括苯丙氨基酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、色氨酸基團中的一種或多種，氨基酸數目為1～6的整數；

R為除氨基或羥基之外的任意一種基團，包括疏水性自組裝基團、非自組裝疏水性基團、非自組裝親水性基團中的一種；其中，當M不足以使得自組裝現象發生時，R為疏水性自組裝基團；

所述疏水性自組裝基團包括芴甲氧羰基、芐氧羰基、聯苯、吲哚、萘、蒽、芘中的任意一種；所述非自組裝疏水性基團包括叔丁氧羰基、酯基中的任意一種；所述非自組裝親水性基團包括羧基、酰胺中的一種；

所述擴鏈劑Ⅱ為分子量不大于300的二元胺；

所述聚合物二元醇為聚醚二元醇、共聚醚二元醇、聚酯二元醇、共聚酯二元醇、聚硅氧烷二元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少一種與聚乙二醇的混合物，其數均分子量為400～6000。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯或芳香族二異氰酸酯中的任一種；所述催化劑包括辛酸亞錫、辛酸鋅、二月桂酸丁基錫、三亞乙基二胺或有機鉍化合物中的一種。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯包括賴氨酸衍生的二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、三甲基1，6-六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、環己烷二亞甲基二異氰酸酯、4，4-二環己基甲烷二異氰酸酯、1，4-環己烷二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，式Ⅰ中，M為苯丙氨基酸、酪氨酸或丙氨酸基團，A為氨基或羥基，R為芴甲氧羰基、吲哚或羧基，m為0，n為4；其中，M為丙氨酸時，R不為羧基。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，聚合物二元醇和二異氰酸酯的摩爾份數分別為1份和3.6份；步驟(2)中，擴鏈劑Ⅰ的摩爾份數為0.2～0.4份。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述二元胺包括肼、乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，6-己二胺、異佛爾酮二胺、乙醇胺、丙醇胺或賴氨酸中的一種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述中和劑包括有機堿或無機堿。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述中和劑包括稀氫氧化鈉水溶液、稀氫氧化鉀水溶液、稀碳酸氫鈉水溶液、三乙胺或氨水中的任一種，濃度為0.1～1mol/L。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述擴鏈劑Ⅱ為賴氨酸，其摩爾份數為1.6～1.8份；和/或，步驟(3)中，再次擴鏈反應為30～120 分鐘。

10.由權利要求1～9任一項所述制備方法制備得到的一種外層親水內層疏水的水性聚氨酯。