[發明專利]具有離子化線性主鏈的枝化聚氨酯增稠劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110169115.3
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112961301B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 權衡;劉小川;倪麗杰;衛增峰;王佳;吳靜怡
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C08G18/12
• 分類號: C08G18/12;C08G18/10;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/34;C09D7/43;D06P1/52;D06P3/60
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政

本發明涉及用于水性涂料、紡織品印花、水性樹脂涂層等加工領域的締合型聚氨酯增稠劑，具體涉及一種具有離子化線性主鏈的枝化聚氨酯增稠劑及其制備方法。該方法包括：原料準備；活性預聚；活性封端；接枝改性；成品化。本發明中，增稠劑分子結構中具有較長的主鏈結構和4個聚醚分枝，并在其側向及尾部還引入了長鏈烷基；同時，其主鏈結構具有陰離子性或陽離子性。較大的主鏈結構及其側向的疏水締合結構使增稠劑的增稠能力更強，用量更省；陰離子基團使得增稠劑更易于乳化和分散，增稠速度更快；陽離子基團使得增稠劑具有一定的反電解質性能，耐鹽性能更好；多個支鏈上的“遙爪型”疏水締合結構使其分子間的締合作用和對稀溶液的增稠能力更強。

技術領域

本發明涉及用于水性涂料、紡織品印花、水性樹脂涂層等加工領域的締合型聚氨酯增稠劑，具體涉及一種具有離子化線性主鏈的枝化聚氨酯增稠劑及其制備方法。

背景技術

締合型聚氨酯增稠劑具有流平性好、黏度穩定、綜合手感好等優點，而在水性涂料、紡織品印花、水性樹脂涂層等領域獲得廣泛應用。然而，常見締合型聚氨酯增稠劑的主鏈結構較小，其流變性雖好，但增稠能力較差；同時，締合型聚氨酯增稠劑多為非離子型，鮮見有離子型尤其是陽離子型結構的報道，由于其分子中缺乏強親水基團，而使其增稠能力和耐鹽性不佳。此外，線性聚氨酯增稠劑易于制備且流變性較好，但其分子間締合能力較差，粘度較低；星型聚氨酯增稠劑雖分子間締合性較強、增稠性能較好，但其流變性較差。因此，將兩種結構相結合，并引入離子性結構和側向締合長鏈，以平衡聚氨酯增稠劑的綜合性能將是未來研究的熱點。基于現有技術的締合型聚氨酯增稠劑及其相關技術特征主要有：采用不同結構的脂肪族二元醇對聚氨酯預聚體進行擴鏈并以高級脂肪族一元醇對其進行封端，以獲得具有雙締合尾基的線性結構；采用含有不同烷基鏈數的一元醇對聚氨酯預聚體進行封端，以獲得具有多締合尾基的枝化結構；采用小分子三元醇對聚氨酯半封端預聚體進行擴鏈，制備星型水性聚氨酯締合型增稠劑等。

目前，締合型聚氨酯增稠劑的制備方法包括以下幾種：

1、側長鏈烷基改性的“梳狀”締合型聚氨酯增稠劑的制備方法，它的原料包括聚合單體、輔助劑、溶劑，其中：聚合單體包括異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇2000～8000、甘油單油酸酯、正十六醇；輔助劑為聚合催化劑二月桂酸二丁基錫；溶劑為乙酸乙酯。

如蔡玲、張兵、鮑俊杰等所著“疏水側鏈型水性聚氨酯締合型增稠劑的制備與表征”(《涂料工業》2016年46卷第1期)公開的疏水側鏈型水性聚氨酯締合型增稠劑的制備方法，以甘油單油酸酯為擴鏈劑、聚乙二醇為親水鏈段、異佛爾酮二異氰酸酯為連接點，并通過十六醇封端合成了疏水側鏈型水性聚氨酯締合型增稠劑。

該方法制備出的水性聚氨酯締合型增稠劑臨界膠束濃度較低，用量較省；同時，增稠劑的自增稠效果可方便地通過其分子中親水鏈段的長度以及疏水側鏈部分的含量來調節。然而，由于增稠劑分子中缺乏強親水性的可電離基團，導致其乳膠粒可能較大，增稠速度較慢且增稠能力相對較差；同時，由于同樣的原因，增稠劑的親水性需要較長鏈節的聚乙二醇結構來保障，因此產物的分子量較大，導致反應體系粘度較高，不易控制；當然，由于增稠劑為非離子型，因此在結構上不利于調節增稠劑的耐酸和耐堿性能。

2、端長鏈烷基改性的“枝化”締合型聚氨酯增稠劑的制備方法，它的原料包括聚合單體、輔助劑、溶劑，其中：聚合單體包括異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇6000、具有多個長鏈烷基(C10)的一元醇封端劑；輔助劑為聚合催化劑月桂酸二丁基錫；溶劑為甲苯。

如彭軍、李欣、鄭巖青等人所著“樹形分子疏水改性聚氨酯締合增稠劑的合成及在乳液中的流變行為”(《涂料工業》2016年46卷第11期)公開的樹形分子疏水改性聚氨酯締合增稠劑的制備方法，采用末端疏水尾鏈數不同的封端劑對聚氨酯預聚體進行封端，制備了具有短而多的疏水尾基的聚氨酯締合增稠劑。