[發明專利]一種梳狀多支化水性聚氨酯分散體及其制備與應用

有效

• 申請號: 201810299330.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108467471B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張建森;張冬海;羅楠;郝偉
• 申請（專利權）人: 優美特（北京）環境材料科技股份公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/61;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/34;C08G18/32;C09D175/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種梳狀多支化水性聚氨酯分散體及其制備與應用，所述制備方法包括以下步驟，1)采用滴加的方式將三官能團或四官能團的多羥基化合物和與其官能團摩爾數等量的異氰酸酯反應，生成帶有多異氰酸酯官能團的產物；2)將多元醇原料逐步滴加到步驟1)所得產物中，所述多元醇與所得產物的摩爾比1:2?1:1；3)將步驟2)所得產物與帶有末端羥基的硅烷鏈反應，所述硅烷鏈的摩爾數為產物官能團摩爾數的0.25?0.5；4)將步驟3)所得產物與帶有末端羥基的碳氫鏈反應，所述碳氫鏈的摩爾數為產物官能團摩爾數的0.33?0.5；5)將步驟4)所得產物與異羥酸酯，多元醇，擴鏈劑進一步反應。得到穩定的梳狀多支化水性聚氨酯分散體。

技術領域

本發明屬于聚合物合成技術領域，具體涉及一種梳狀多支化水性聚氨酯分散體及其制備與應用。

背景技術

現有的梳妝結構的水性聚氨酯合成產品都是采用添加一種帶有長支鏈的二元醇化合物來增加支鏈結構，添加量有限，而且分布隨機。對性能改進雖有影響，但程度有限。如韓曦曦等文章“長梳型水性聚氨酯的合成及其性能研究”，中國皮革，2016,45,6；70-74)(US2017240756A1-COMB POLYURETHANE DISPERSANTS)。也有用PUA方法來制備梳型結構的水性聚合物(WO2012130762A1-AQUEOUS POLYURETHANE ACRYLATE DISPERSIONS WITH ACOMB-LIKE STRUCTURE OF THE POLYMER)，但是制備過程復雜，同時也使用了大量的溶劑，而得到產品的性能并不明確。同樣的，專利CN104448209A-一種梳型短支鏈聚氨酯丙烯酸也描述了一種梳型結構的PUA樹脂的合成辦法，得到一種支化末端帶有雙鍵結構可光引發固化的樹脂。該方法得到的支鏈只是一種短支鏈，而且支鏈結構單一，分布隨機。該方法只能應用于適合光固化的場合，在應用及性能提升方面均有限。而專利CN102356105A-親水性梳型聚氨酯則是提供一種帶有高分子量聚氧乙烯側鏈的水溶性親水性聚氨酯的合成辦法，該制備方法側鏈結構單一，并不涉及對側鏈極性及分布的控制，且支化點均為三官能團化合物，所形成的產物的支化結構也有明顯不同。

水性丙烯酸多元醇與固化劑的相容性差，分子量較大，分散體粘度高，成膜表面光澤較低，性能較差。而聚酯多元醇耐水解性差，嚴重影響其成膜性能。而水性聚氨酯多元醇分散體各方面性能較為均衡，而且可以通過結構的調整來改變其最終性能，可實現性能的調控，因此被廣泛應用于涂料領域。目前的端羥基水性聚氨酯分散體由于大量羥基及親水基團的存在，耐水性能會大大降低，影響其最終產品的性能。因此可以通過添加支化鏈來隔離或保護親水性基團，可以改變產品的耐水性及最終產品的性能。目前的梳狀水性聚氨酯的合成技術僅限于在合成過程中添加一種帶有長支鏈的二元醇化合物來增加支鏈結構，這種方法可以得到梳狀結構的聚氨酯，但是梳妝支鏈的分布隨機且不可控，對性能的影響具有隨機性且性能改善有限。

目前現有技術的實施方法僅針對一種支鏈結構來實現，僅能在一種應用場合下滿足要求。而且大部分實施方法耗時間長，溶劑使用率高，造成產品生產效率低，且需要抽低沸，排除未反應單體等操作，也大大提高了產品成本。除了支鏈結構單一，能提供的性能提升有限外，也很少有技術涉及進一步的固化反應，來更加有效的提高產品性能。。通過不同性能乳液的復配，加上后配方助劑的調整，雖然在一定程度上可以實現部分本發明的性能，但效果可能會有折扣。

發明內容

本發明提供了一種帶有兩種不同極性側鏈的水性聚氨酯分散體合成辦法。使兩種不同極性的側鏈相間分布于分子鏈上。在乳液狀態中，親水性側鏈呈舒展狀態，而非極性側鏈呈蜷曲狀態，使整個分子鏈能穩定存在于乳液中。在成膜過程中，非極性側鏈會逐漸伸展于膜表面形成低表面活性的表面層，而極性側鏈被包裹在內部。使涂層整體呈現耐水、耐溶劑的性能，同時，具有硅烷所能帶來的一系列手感、耐候性能。