一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用。该制备方法是在氮气保护下，将聚醚多元醇和甲苯加入到反应容器中，升温至110～130℃，真空干燥脱水2-4h；冷却至30～50℃后加入催化剂和二异氰酸酯，升温至50～80℃反应2～6h，得到聚氨酯预聚体的甲苯溶液；加入扩链剂扩链，反应2～6h，再加入含羟基树形分子封端剂，升温至60～100℃反应2～8h，再加入沉淀剂石油醚或正己烷，将沉淀物真空干燥，最后得到白色粉状固体，即为聚氨酯缔合型增稠剂；本发明专利技术能在较低用量的情况下有效提高乳胶漆的粘度，使乳胶漆既有低剪切下的高粘度，又具有在高剪切下低施工粘度的特性，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用。该制备方法是在氮气保护下，将聚醚多元醇和甲苯加入到反应容器中，升温至110～130℃，真空干燥脱水2-4h；冷却至30～50℃后加入催化剂和二异氰酸酯，升温至50～80℃反应2～6h，得到聚氨酯预聚体的甲苯溶液；加入扩链剂扩链，反应2～6h，再加入含羟基树形分子封端剂，升温至60～100℃反应2～8h，再加入沉淀剂石油醚或正己烷，将沉淀物真空干燥，最后得到白色粉状固体，即为聚氨酯缔合型增稠剂；本专利技术能在较低用量的情况下有效提高乳胶漆的粘度，使乳胶漆既有低剪切下的高粘度，又具有在高剪切下低施工粘度的特性，具有较好的应用前景。【专利说明】一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种增稠剂，特别是涉及一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用，属于聚氨酯材料领域。
技术介绍
缔合型增稠剂是一类重要的流变助剂，因其独特的结构特点和增稠机理而具有优异的增稠性和流变性，广泛应用于高档水性涂料、化妆品制剂、乳胶漆、水性油墨、粘合剂、皮革、造纸、印染或清漆中。缔合型增稠剂实际上是疏水改性的水溶性聚合物，主要包括疏水改性聚氨酯缔合增稠剂(HEUR)、疏水改性碱溶或碱溶胀乳液(HASE)和疏水改性纤维素类(HMHEC)。由于纤维素类增稠剂易受微生物破坏和碱溶性增稠剂对电解质敏感的缺陷，目前聚氨酯缔合增稠剂受到越来越多的重视和研究。聚氨酯缔合型增稠剂是20世纪80年代发展起来的一类增稠剂，其分子结构、增稠机理和流变学特性都不同于传统增稠剂。这类增稠剂是一种含疏水基团的水溶性低聚物，其分子结构是由亲水链段和疏水基团组成，亲水和疏水段之间由异氰酸酯和羟基生成的氨基甲酸酯集团所连接。聚氨酯缔合型增稠剂可以像大分子表面活性剂形成胶束，在水相体系中，亲水链与体系中的水发生偶合，疏水基团之间缔合形成胶束，形成胶束的末端基通过不同疏水端吸附在不同胶束粒子上，并相互链接缠绕形成增稠现象。在乳胶体系中，聚氨酯增稠剂的亲水基团和水分子以氢键缔合，疏水端与乳胶粒子、颜料粒子等疏水结构以分子间配位效应吸附缔合在一起，在体系中形成网状结构从而导致体系粘度增加。在剪切作用下可以形成缔合-解缔合结构，从而使粘度在剪切作用下有所降低。由于聚氨酯缔合型增稠剂与乳胶体系粒子间的缔合提高了分子势能，在高剪切作用下保持较高的表观粘度从而有效的改善了乳胶涂膜的丰满度。同时，随着剪切力的消失，体系网络结构逐渐恢复从而提高乳胶涂料的流平性。聚氨酯缔合增稠剂的增稠效果主要由分子链中疏水基团决定的。传统的聚氨酯增稠剂都是线性结构，在分子链两端含有疏水基团，在水相或乳液体系中通过两点缔合来增稠。如中国专利技术专利申请“一种聚氨酯增稠剂的制备方法”(CN101096475A)和“一种水性聚氨酯增稠剂的制备方法”(CN1840587A)，以及“聚(氨酯-脲)缔合型增稠剂及其制备方法和应用”(CN102146230A)公开的线型结构的聚氨酯增稠剂，都属于这类传统的单烷基链封端的聚氨酯增稠剂。随着人们对聚氨酯缔合型增稠剂的增稠效率的要求越来越高，传统的两点缔合的聚氨酯增稠剂已不能满足应用的要求，因此人们更期望得到增稠效果更明显并具有聚氨酯增稠剂优良特性的增稠剂。为了提高聚氨酯缔合型增稠剂的增稠效果，人们通过在亲水主链上引入疏水性侧基的方法使增稠剂的疏水基团含量得以增加，从而提高增稠效果。如中国专利技术专利申请“一种梳状聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用”(CN101633718A)在主链上引入自制的疏水性二醇，“含疏水侧基的线型水性聚氨酯增稠剂的制备方法”(CN102898612A)通过含长链烷基的二醇扩链，“乳胶漆用聚脲聚氨酯缔合型增稠剂”(CN1218980C)通过聚乙二醇醚二元醇与二异氰酸酯反应制得NCO封端的缔合单体，都分别在主链上引入长链疏水侧基，制备了含疏水侧基的线型聚氨酯缔合型增稠剂。中国专利技术专利“一种水溶性聚氨酯缔合型增稠剂及其应用”(CN102101908B)通过使用二异氰酸酯缩聚物作为扩链剂制备枝化结构增稠剂。上述这类含疏水侧基的线型聚氨酯增稠剂和含枝化结构的聚氨酯增稠剂都使原来的两点或单点缔合变为三点以上的多点缔合，其增稠效果有所改善。然而，它们和传统的聚氨酯增稠剂一样，其封端剂都是单烷基链结构，属于单烷基链封端的聚氨酯增稠剂。最近，巴斯夫公司申请的“用于含水制剂的缔合型增稠剂”(CN103124754A)通过疏水改性的聚醚树枝体作为封端剂制备树枝状聚氨酯增稠剂。这种树枝状聚氨酯增稠剂的分子末端带有二个长链烷基作为疏水结构，所形成的缔合网络结构较完整，其疏水缔合能力有明显增强。这表明聚氨酯增稠剂分子末端链接一个以上的疏水长链烷基可以有效地增强增稠剂的缔合作用，提高增稠剂的增稠效果。然而，目前绝大多数的聚氨酯增稠剂基本上都是由单烷基链封端的，而关于分子末端带有两个或两个以上的疏水长链烷基的聚氨酯缔合增稠的专利报道却很少。多烷基取代的苯甲醇或苯甲酸(即percec - type树形分子)及其衍生物是一类分子中含有多个疏水烷基链的树形分子，它们常被用作纳米结构自组装材料。然而到目前为止，这种烷基取代的苯甲醇或苯甲酸及其衍生物作为封端剂来制备新型聚氨酯增稠剂的技术还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种缔合能力和增稠效果优异的聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法。本专利技术的另一目的在于提供聚氨酯缔合型增稠剂用于含水体系的增稠的应用。该含水体系为化妆品制剂、乳胶漆、水性油墨、粘合剂、皮革、造纸、印染或清漆。本专利技术新型聚氨酯缔合型增稠剂是以多烷基取代的苯甲醇或苯甲酸及其衍生物作为封端剂，与聚醚二元醇、二异氰酸酯等反应，反应结束后用沉淀剂沉淀，再通过真空干燥得到。本专利技术首次提出了以含羟基的Percec - type型树形分子作为制备聚氨酯缔合型增稠剂的封端剂。这种新型的聚氨酯缔合型增稠剂的分子末端由于带有二个或三个长链烷基作为疏水结构，其疏水缔合能力显著增强，能与乳胶粒子构成更大更强的疏水缔合网络结构。因此，与传统的聚氨酯增稠剂相比，能在较低用量的情况下有效提高乳胶漆的粘度，使乳胶漆既有低剪切下的高粘度，又具有在高剪切下低施工粘度的特性，具有广阔的应用前景。这种新型聚氨酯缔合型增稠剂适用于含水体系，包括化妆品制剂、乳胶漆、水性油墨、粘合剂、皮革、造纸、印染或清漆。本专利技术的目的通过如下技术方案实现:一种聚氨酯缔合型增稠剂的制备方法，包括如下步骤:I)在氮气保护下，将聚醚多元醇和甲苯加入到反应容器中，升温至110~130°C，真空干燥脱水2 - 4h ;冷却至30~50°C后加入催化剂和二异氰酸酯，升温至50~80°C反应2~6h，得到聚氨酯预聚体的甲苯溶液；以NC0/0H计算，所述二异氰酸酯与所述聚醚多元醇的NC0/0H的摩尔比为1.1~2:1 ;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)和/或辛酸亚锡，所述催化剂的用量为聚醚多元醇和二异氰酸酯总质量的0.2~1.0% ;2)加入扩链剂扩链，反应2~6h，再加入含羟基树形分子封端剂，升温至60~IOO0C反应2~8h，再加入沉淀剂石油醚或正己烷，将沉淀物真空干燥，最后得到白色粉状固体，即为聚氨酯缔合型增稠剂；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯缔合型增稠剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)在氮气保护下，将聚醚多元醇和甲苯加入到反应容器中，升温至110～130℃，真空干燥脱水2‐4h；冷却至30～50℃后加入催化剂和二异氰酸酯，升温至50～80℃反应2～6h，得到聚氨酯预聚体的甲苯溶液；以NCO/OH计算，所述二异氰酸酯与所述聚醚多元醇的NCO/OH的摩尔比为1.1～2:1；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡，所述催化剂的用量为聚醚多元醇和二异氰酸酯总质量的0.2～1.0％；2)加入扩链剂扩链，反应2～6h，再加入含羟基树形分子封端剂，升温至60～100℃反应2～8h，再加入沉淀剂石油醚或正己烷，将沉淀物真空干燥，最后得到白色粉状固体，即为聚氨酯缔合型增稠剂；所述扩链剂与二异氰酸酯的摩尔比为0.3～1:1；所述含羟基树形分子封端剂的OH与经扩链剂扩链后的的NCO摩尔比为1:1～1.1:1；所述的扩链剂为乙二醇、丙二醇、l，4‑丁二醇、己二醇、一缩乙二醇、二缩乙二醇、一缩丙二醇、二缩丙二醇、一缩二丙三醇、丙三醇、乙氧基化甘油、三羟甲基丙烷、乙氧基化三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙氧化季戊四醇、二己醇胺、三乙醇胺、甲基二己醇胺、1，4‑环己二醇和l,4‑环己二甲醇中的至少一种；所述含羟基树形分子封端剂为3,4,5‐三(烷氧基)苯甲醇或3,5‐二(烷氧基)苯甲醇，其结构如通式Ⅰ或Ⅱ所示：式中R为C6～C22的烷基。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任碧野，彭军，董任峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44