[發明專利]一種氫化蓖麻油支化聚氨酯締合增稠劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110617600.2
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113603856A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 宋春梅;陸曼;萬波;林雅婷;周新棟
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海斯諾化學科技有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/36;C08G18/28;C09D7/43;C09J11/08
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發明公開了一種氫化蓖麻油支化聚氨酯締合增稠劑，所述增稠劑具有分子結構簡單，氫化蓖麻油支化端基中可通過形成氨酯鍵引入烷基、芳香官能團，及多官能團物質，增稠效率高、儲存穩定性好，所述聚氨酯增稠劑可以增稠水，水性聚氨酯乳液、水性苯丙乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性環氧樹脂。本發明還公開了所述氫化蓖麻油支化締合聚氨酯增稠劑的制備方法，以聚乙二醇、二異氰酸酯、氫化蓖麻油、封端劑醇為原料，在催化劑下，反應制備得到所述氫化蓖麻油支化締合聚氨酯增稠劑。本發明的制備方法具有操作簡單，收率高；原料價廉易得；綠色環保，無毒無污染的特點。

技術領域

本發明屬于化學及其涂料、膠黏劑技術領域，具體涉及一種氫化蓖麻油支化聚氨酯締合增稠劑及其制備方法和應用。

背景技術

水性涂料具有無環境污染，無有機溶劑等優點。但水性涂料黏度低(1～10mPa.s)極易流掛，不能直接涂刷。增稠劑可賦予膠粘劑或乳膠漆等穩定的物理化學性能和優異的機械性能(增加儲存穩定性、適合刮涂、噴涂及輥涂等施工)。增稠劑被廣泛應用于化妝品、食品、醫藥、乳膠漆、染料、粘合劑、皮革、造紙等領域。

目前常見的增稠劑有四種：

(1)無機類增稠劑，如膨潤土類，這類增稠劑價格較低，耐腐蝕性強，缺點是流平性差，相容性差：(2)纖維素類，如羧甲基纖維素，這類增稠劑易被細菌腐蝕降解，耐腐蝕性差；(3)聚丙烯酸酯類，這類增稠劑易受pH值及電解質影響，觸變性差，耐水解性差；(4)水性聚氨酯類，具有特殊增稠機理的環保型增稠劑，也稱為第三代增稠劑。這類增稠劑以線性為主；不易制備分子量高的聚合物；因此增稠時候用量大，提高成本。

現有的以甘油、季戊四醇、山梨醇為核制備的聚氨酯增稠劑，疏水鏈短，羥基官能團多，活性大，易交聯。

以氫化蓖麻油為核制備聚氨酯增稠劑，具有產物分子量大，核的支鏈長，不易交聯的優點。支化度低，與疏水締合作用的乳液、固體顆粒和膠束上形成空間立體網狀結構，實現對含水體系的增稠。

氫化蓖麻油(hydrogenated castor oil，簡稱HCO)為蓖麻油的飽和衍生物，氫化蓖麻油的分子式如式(I)和式(II)的混合物：

氫化蓖麻油上羥基(OH官能團官能度＝2.7)，可與NCO反應，所以可在HEUR的設計中引入氫化蓖麻油，制備一種氫化蓖麻油支化聚氨酯締合增稠劑。含蓖麻油的涂料壽命長，不易黃變，含蓖麻油的涂料飽滿性、光澤性好。氫化蓖麻油為天然可再生的植物油，便宜，來源豐富，具有優異的工業應用價值，在涂料、黏合劑、化妝品、潤滑劑等領域應用廣泛。

HEUR兼具增稠和流平的效果，可有效地調節流體的流變性能并改善上述中的應用缺陷。HEUR增稠劑效率高，較少用量便可顯著提高乳液體系在低時的黏度，具有優異的增稠效果。此外HEUR增稠劑也能提升體系高時的黏度，減小了高時比如使用滾涂方式會產生飛濺的可能。通常，HEUR增稠乳液體系的黏度恢復，在消失后會需要一些時間，有利于流平；不像纖維素類增稠劑的增稠特點，黏度瞬間恢復，流平性較差。同時，HEUR增稠劑還可賦予涂料非常好的光澤度，使涂料耐水、耐洗刷，不易霉變，抗微生物侵蝕能力強。

少量HEUR就可以改善乳液的流變性能，文獻大多是通過評估黏度(η)對剪切速率的依賴性來研究HEUR增稠乳液的流變學特點；施工過程中黏度對時間的依賴性，即觸變性也尤為重要。觸變性與涂料被刷涂后黏度恢復速率直接相關，對涂漆過程中常見的一些問題如流平和流掛起決定性作用。HEUR增稠的乳液具有觸變性，在高下也能保持高黏度，移除后，黏度恢復需要時間，利于體系流平。

WO 2006/002813描述了用于在含水介質中的各種應用的聚氨酯增稠劑。這些增稠劑由具有兩個羥基的親水性多元醇、一種或多種疏水性化合物如長鏈醇和雙官能異氰酸酯制備；此時使用過量的NCO基團；所用催化劑為1，8-二氮雜雙環[5-4-0]十一碳-7-烯(DABCO)。