一种聚醚型磺酸及其无溶剂制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种聚醚型磺酸及其无溶剂制备方法与应用。聚醚型磺酸是一种新型的混合型亲水改性剂，制备过程无需使用有机溶剂，其制备方法是在室温条件下，将磺酸内酯滴加到单端胺基聚醚中，在40～80℃反应8～24小时，得到聚醚型磺酸；再将聚醚型磺酸与多异氰酸酯反应得到水性固化剂。该混合改性的固化剂具有水分散性好、相容性好、存放稳定性好等优点，固化后的漆膜具有硬度高、韧性好、耐磨性好、附着力强、耐化学品、高亮度等特点，可作金属漆、建筑内外墙漆、木器漆使用，用途广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种聚醚型磺酸及其无溶剂制备方法与应用
本专利技术涉及精细化工
，尤其涉及一种无溶剂法制备聚醚型磺酸及其应用，该无溶剂法制备的聚醚型磺酸改性多异氰酸酯可应用于双组份水性聚氨酯涂料中，作固化剂使用。
技术介绍
随着环保行业政策法规的出台，挥发性有机化合物(VOC)的排放量将会被严格限制，涂料行业的产业结构发生改变，水性涂料成为各大企业和科研院校的研究热点。由于聚氨酯具有良好的柔韧性、耐磨性、附着力、耐化学品等特点，水性双组分聚氨酯涂料的研发越来越受到重视。水性双组分聚氨酯涂料是由水性羟基树脂和水性固化剂两部分组成，其中固化剂的水分散改性尤为重要。目前固化剂的改性方法主要有非离子改性和离子改性两类，非离子改性的缺点是改性的固化剂与水性羟基树脂相容性一般，需要经过长时间机械搅拌才能与水性羟基树脂相容，造成施工不便；离子改性的固化剂与水性羟基乳液相容性好，但离子改性剂的制备过程需要使用到大量有机溶剂，容易造成环境污染，而且制备工艺繁杂，生产成本更高。专利CN109824555A公开了一种氨基磺酸及其制备方法与应用，氨基磺酸的制备方法是先将磺酸内酯用溶剂中稀释，然后将伯胺逐滴加入到体系中，在25-80℃反应4-24h，然后将反应产物过滤、洗涤、干燥得到固体产物；再将该产物与多异氰酸酯反应制备水性聚氨酯固化剂，该固化剂具有粘度低、易分散、NCO较高、与羟基匹配性好的优点。但是该氨基磺酸的制备方法需要采用有机溶剂，且需经过过滤、洗涤和干燥后才能得到产物，制备过程相对复杂且会污染环境。专利技术内容针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种生产成本低、制备过程中无需使用有机溶剂、可改善多异氰酸酯的水分散性，提高多异氰酸酯在水性羟基树脂中的相容性的聚醚型磺酸及其无溶剂制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种上述聚醚型磺酸在双组份水性聚氨酯涂料的固化剂中的应用，改性后的多异氰酸酯具有水分散性好、相容性好、存放稳定性好等优点，固化后的漆膜具有硬度高、韧性好、耐磨性好、附着力强、耐化学品、高亮度等特点，可作金属漆、建筑内外墙漆、木器漆使用，用途广泛。为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种聚醚型磺酸，所述聚醚型磺酸的化学通式为：其中，所述的聚醚型磺酸中磺酸基-SO3H的质量含量为3.9％～20.2％，x为3～20的整数，y为3～20的整数。一种聚醚型磺酸的无溶剂制备方法，用于制备如上所述的聚醚型磺酸，其特征在于，在室温下将磺酸内酯滴加到单端胺基聚醚中，磺酸内脂与单端胺基聚醚的摩尔比为(0.7～1.0):1，40～80℃反应8～24小时，得到所述聚醚型磺酸；其中所述磺酸内酯为1,3-丙烷磺酸内酯或1,4-丁烷磺酸内酯，所述的单端胺基聚醚的分子量在400～2000。作为上述方案的进一步说明，所述的磺酸内酯在10～60分钟内滴加到单端胺基聚醚中。作为上述方案的进一步说明，所述聚醚型磺酸在常温下呈黄色透明液体或浅黄色膏状体，其水溶液呈弱酸性，PH值为6～7。一种聚醚型磺酸在双组分水性聚氨酯涂料固化剂中的应用，采用如上所述的聚醚型磺酸制备混合改性水性固化剂，其特征在于，以原料质量百分数计，将5％～20％的聚醚型磺酸加入到多异氰酸酯中，通氮，升温至40℃，加入1％～3％中和剂，升温至60℃～110℃，反应4～8小时，降温50℃，加入1‰～2‰终止剂，保温1h，降温至室温出料；所述的多异氰酸酯的平均官能度至少为1.8，-NCO的质量含量为18～30％。作为上述方案的进一步说明，所述的多异氰酸酯为己二异氰酸酯的三聚体、缩二脲多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体中的一种或多种。作为上述方案的进一步说明，所述的中和剂为三乙胺、N,N二甲基环己胺、N,N二甲基丁胺、N,N二乙基甲胺、N,N二甲基甲酰胺中的一种或多种。作为上述方案的进一步说明，所述的中和剂与聚醚型磺酸的摩尔比为(0.5～1.2):1。作为上述方案的进一步说明，所述的混合改性水性固化剂的固含量为100％，-NCO质量含量为14～20％，25℃的粘度为3500～8500cs，外观为浅黄色或黄色液体，适用期大于6小时。本专利技术的有益效果是：一、聚醚型磺酸是一种新型的混合型亲水改性剂。与非离子改性相比，这种混合型改性剂添加量少，却可以大大改善多异氰酸酯的水分散性，提高多异氰酸酯在水性羟基树脂中的相容性；与离子改性相比，由于大分子聚醚链段的存在，亲水改性后的固化剂分散在水中时，聚醚链段对-NCO基团有遮蔽作用，因此固化剂有较长的适用期。二、单端胺基聚醚和磺酸内酯直接反应即可得到聚醚型磺酸，聚醚型磺酸是呈液体状或膏状，与离子改性剂制备工艺相比，聚醚型磺酸的制备工艺简单，无需经过提纯、洗涤、干燥、粉碎等步骤，生产成本更低；制备过程无需使用有机溶剂，安全环保。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的描述，使本专利技术的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面描述的实施例是示例性的，旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面实施例中，水性固化剂的性能采用以下方法检测：根据GB/T12009使用二正丁胺滴定法测定水性固化剂的-NCO含量；根据GB/T12009.3-89使用NDJ-1型旋转粘度计测定水性固化剂的粘度。聚醚型磺酸的制备实施例一聚醚型磺酸A的制备，所采用的原料及用量如表1所示。表1原料用量1,3丙烷磺酸内酯60.19g单端胺基聚醚M-600296g制备工艺：将单端胺基聚醚M-600加入到装有机械搅拌、温度计、恒压漏斗的三口圆底烧瓶中，在室温条件下，将1,3丙烷磺酸内酯在15～30分钟内滴加到反应体系内，在60℃反应24小时，得到黄色粘稠液体，记为聚醚型磺酸A。实施例2聚醚型磺酸B的制备，所采用的原料及用量如表2所示。表2原料用量1,3丙烷磺酸内酯28.3g单端胺基聚醚M-1000232g制备工艺：将单端胺基聚醚M-1000加入到装有机械搅拌、温度计、恒压漏斗的三口圆底烧瓶中，在室温条件下，将1,3丙烷磺酸内酯在15～30分钟内滴加到反应体系内，在60℃反应24小时，得到浅黄色膏状体，记为聚醚型磺酸B。水性固化剂的制备实施例3水性固化剂A的制备，所采用的原料及用量如表3所示。表3原料用量HDI三聚体200g聚醚型磺酸A30gN,N二甲基环己胺3.4g对甲苯磺酸甲酯0.4g制备工艺：将聚醚型磺酸A和HDI三聚体加入装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚醚型磺酸，其特征在于，所述聚醚型磺酸的化学通式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚醚型磺酸，其特征在于，所述聚醚型磺酸的化学通式为：



其中，所述的聚醚型磺酸中磺酸基-SO3H的质量含量为3.9％～20.2％，x为3～20的整数，y为3～20的整数。


2.一种聚醚型磺酸的无溶剂制备方法，用于制备如权利要求1所述的聚醚型磺酸，其特征在于，在室温下将磺酸内酯滴加到单端胺基聚醚中，磺酸内脂与单端胺基聚醚的摩尔比为(0.7～1.0):1，升温至40～80℃反应8～24小时，得到聚醚型磺酸；
其中，所述磺酸内酯为1,3-丙烷磺酸内酯或1,4-丁烷磺酸内酯，所述单端胺基聚醚的分子量为400～2000。


3.根据权利要求2所述的一种聚醚型磺酸的无溶剂制备方法，其特征在于，将所述磺酸内酯在10～60分钟内滴加到所述单端胺基聚醚中。


4.根据权利要求2所述的一种聚醚型磺酸的无溶剂制备方法，其特征在于，所述聚醚型磺酸在常温下呈黄色透明液体或浅黄色膏状体，其水溶液呈弱酸性，PH值为6～7。


5.一种聚醚型磺酸在双组分水性聚氨酯涂料固化剂中的应用，采用如权利要求1所述的聚醚型磺酸制备混合改性水性固化剂，其特征在于，按原料的质量百分比计，将5％～20％的聚醚型磺酸加入到多异氰酸酯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锦丰，陈林，肖燕平，薛瑜军，陈志英，
申请(专利权)人：佛山市华联有机硅有限公司，广州市葆力孚化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44