[發明專利]末端帶有側基的可聚合型聚氨酯締合型增稠劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010652334.2
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111944112B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 任碧野;關濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10;C08G18/30;C08J3/03;C09D7/43;C09J11/08;C09D11/00;C08F2/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

本發明公開了末端帶有側基的可聚合型聚氨酯締合型增稠劑及其制備方法與應用；該制備方法是在氮氣保護下，將長鏈烷基酸和丙烯酸類縮水甘油酯混合，加入第一催化劑和阻聚劑，加熱升溫到80?130℃，反應2?12小時；對粗產物重結晶，制備側基的長碳鏈可聚合型封端劑；然后制備聚氨酯預聚體；加入側基的長碳鏈可聚合型封端劑和阻聚劑，升溫到80?120℃反應10?24小時，對得到的聚合物提純，干燥；本發明末端帶有側基的可聚合型聚氨酯締合型增稠劑可在UV水性乳液、涂料、油墨、粘合劑中作為流變改性劑應用。本發明末端帶有側基的可聚合型聚氨酯締合型增稠劑具有增稠和可聚合反應的雙功能作用。

技術領域

本發明涉及一種締合型聚氨酯增稠劑，特別是涉及具有光引發自由基聚合反應活性的聚氨酯締合型增稠劑，具體涉及一種末端帶有乙烯基側基和長鏈烷基，在紫外光下可以發生自由基聚合的聚氨酯締合型增稠劑；該可聚合型聚氨酯增稠劑既具有一般聚氨酯增稠劑增稠功效，還具有光引發聚合反應的特征；特別適用于UV乳液、涂料、粘合劑、油墨等的工業領域，可以實現預增粘和后交聯固化的行為。

背景技術

增稠劑作為一種常見的流變改性劑，廣泛的應用于工業領域。通過在水性涂料、乳液、油墨、粘合劑等工業產品中加入少量增稠劑可以顯著提高體系的靜態初始粘度，這種改變有利于這類產品體系的儲存、運輸，防止飛濺；當有外力作用于產品時，體系的粘度會隨著剪切應力增大而變稀，利于涂料、油墨體系的施工印刷等。

締合型增稠劑因其容易可控的分子結構和獨特的增稠機理在近年來得到了很廣泛的研究。根據研究的類別來分，締合型增稠劑主要有疏水改性乙氧化聚氨酯締合型增稠劑(HEURs)、疏水改性羥乙基纖維素類締合型增稠劑(HMHEC)、疏水改性堿溶性締合增稠劑(HASE)等。其中，疏水改性纖維素類增稠劑由于分子結構本身具有普通淀粉或纖維素的成分，對微生物的破壞比較敏感，對其研究和使用具有一定的局限性；疏水改性堿溶性增稠劑是利用在堿性條件下中和丙烯酸的羧基得到具有負電荷的羧酸鹽，同性電荷除了可以吸引水分子在周圍還可以相互排斥增大聚合物分子的流體力學體積因而使體系粘度增大，但同樣由于應用條件苛刻受到限制。例如其對溶液PH、溶液中某些鹽類比較敏感；而疏水改性聚氨酯締合型增稠劑分子結構簡單可控，是一種非離子型的兩親性化合物，親水主鏈聚乙二醇生物相容性好、無毒，聚氨酯結構部分具有一定的耐酸、堿特性，且非離子的特性使其不受電荷干擾，在低添加量下增稠性能優越，因而近年來得到了人們的大力研究。

聚氨酯締合型增稠劑在水溶液中的增稠和剪切變稀機理。聚氨酯締合型增稠劑在水體系中的增稠性能源自于其分子結構本身獨特的疏水-親水-疏水三嵌段結構。因其獨特的兩親特性，當聚合物濃度較低時并在聚合物的臨界膠束濃度之上時(一般小于0.1g/L)，這種具有類表面活性劑的HEUR在水溶液中自發形成以疏水鏈部分為內核，親水主鏈PEG為外殼的花瓣狀締合型膠束，這個時候膠束是以獨立個體單個存在于水溶液體系,體系表現出和水一樣的牛頓流體特征。但當聚合物濃度增大到超過聚合物的臨界渝滲濃度后，單個膠束之間會通過多余的HEUR分子中親水主鏈PEG在不同的臨近膠束間搭橋，慢慢形成了膠束的聚集體，此時PEG和水分子形成的氫鍵再加上體系慢慢形成的締合網絡極大地提高了水分子的流體力學體積，使水分子的自由運動嚴重受阻，從溶液的宏觀性能表現出來就是體系粘度的大幅提高；隨著聚合物濃度的進一步提高，膠束之間搭橋更加密集，形成的物理締合網絡結構也越來越密集，體系的粘度會繼續增大直到一個平衡值，以上所說的是當體系處于靜止狀態的增粘特性。但當外力作用于該體系時，這種不穩定的物理締合網絡在外力作用下逐漸被破壞，此時粘度會大幅下降且隨著剪切的快慢表現出不同的下降趨勢，表現出剪切變稀的流變特征。

聚氨酯締合型增稠劑在乳液里面的增稠機理。根據前人的研究，和在純水體系中增稠的機理稍微不同的是，乳液體系增稠是由于HEUR分子疏水末端基自發的吸附到了乳液中乳膠粒子的表面，通過在不同的乳膠粒子之間搭橋形成締合網絡，從而使乳液體系的粘度上升。