一种水溶性聚酯单体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种水溶性聚酯单体及其制备方法和应用，该聚酯单体的基本单元由改性单体和环氧环己烷反应得到，方法为将环氧环己烷和改性单体，在咪唑柱芳烃离子液体催化作用下，按照一定的重量比例反应，制备可以改善水溶性聚酯涂膜性能的水溶性聚酯单体。本发明专利技术通过咪唑柱芳烃离子液体作为催化剂，有效地降低了水溶性聚酯单体制备的条件，使得其在较为温和的条件下就可以得到。同时，由该反应得到的环氧环己烷功能单体，能够高效地改善水溶性聚酯涂膜性能。膜性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性聚酯单体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水溶性聚酯
，具体涉及一种水溶性聚酯单体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酯是多元酸与多元醇缩聚而成的聚合物，具有较好的光泽度、稳定性、柔韧性、耐候性、耐溶剂性和基材附着力等特点，广泛应用于涂料、黏合剂、油墨和化学纤维等领域。但目前市场上各领域广泛使用的聚酯通常为油溶性，含有大量挥发性有机溶剂（VOC），污染环境、危害人体健康，随着国家环保法规日益严格和人们环保意识的增强，低VOC、低毒、无污染的水溶性聚酯（WPET）越来越受到人们的欢迎。
[0003]聚酯水性化通常是在聚酯中引入亲水基团，根据引入亲水基团种类不同，分为羧酸盐型和磺酸盐型两大类。前者在制备过程中需要进行胺中和，这使WPET的环保性和无毒副作用性降低。同时，这类聚酯存在储存稳定性、水溶性差等问题。后者向聚酯分子链中引入具有亲水性的磺酸基团，制备出的WPET无需激烈搅拌和添加其他助剂便可快速溶于水中，较前者而言具有更好的环境友好性、水溶性和储存稳定性，因此磺酸盐型WPET发展前景广阔，但其聚酯分子链中含有较多亲水基团，涂膜耐水性较差。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术提供一种水溶性聚酯单体及其制备方法和应用，其目的是通过咪唑柱芳烃离子液体催化环氧环己烷和改性单体反应，制备可以改善水溶性聚酯涂膜耐水性的单体。
[0005]技术方案：一种水溶性聚酯单体，该聚酯单体的基本单元由改性单体和环氧环己烷反应得到，结构式如下：n=0、1、2、4。
[0006]一种水溶性聚酯单体的制备方法，包括以下步骤：环氧环己烷、改性单体和催化剂混合搅拌，N2保护，30
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50℃反应2
‑
4h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体，即得到水溶性聚酯单体。
[0007]优选的，环氧环己烷、改性单体和催化剂的摩尔比为1：0.2
‑
0.5：0.01
‑
0.1。
[0008]优选的，改性单体为乙二酸、丙二酸、丁二酸和己二酸中的一种。
[0009]优选的，催化剂为咪唑柱芳烃离子液体、乙二醇钛和乙二醇锑的一种。
[0010]水溶性聚酯单体在制备改性水溶性聚酯中的应用。
[0011]本专利技术具有以下优点和良好效果：（1）由于环氧环己烷具有环氧和环己烷结构，相比较其他环氧化合物而言所以它与脂肪族二元酸反应，既可以保持较高的反应活性，又可以得到刚性结构的单体，并且反应转化率可以达到99%以上。
[0012]（2）该制备具有反应温度低于50℃，反应时间小于4h，无小分子排除，制备工艺简单等特点，并且催化剂适应性好，即多种催化剂均可达到理想催化效果。
[0013]（3）此方法得到的水溶性聚酯单体，在不改变刚性结构的基础上，将环己烷基引入到水溶性聚酯中，在不改变聚酯水溶性的基础上，改善水溶性聚酯耐水性，均高于国标GB 1727—1992要求。
附图说明
[0014]图1是实施例一核磁H谱；图2是实施例二核磁H谱；图3是实施例三核磁H谱；图4是实施例四核磁H谱。
具体实施方式
[0015]本专利技术创造性地将环氧环己烷和改性单体结合，通过利用环氧基团与羧基反应的高活性，在保持原有结构环己烷刚性的基础上，制备出一种水溶性聚酯单体，原子利用率100%。避免了小分子的排除，极大地提高了反应转化率。与此同时，在保持原有刚性的基础上，可以将该单体用作水溶性聚酯单体，利用该单体的多官能度成功地引入到水溶性聚酯中，发挥着改善聚酯链段刚性，提高漆膜耐水性的作用，各项指标均高于国标。
[0016]环氧环己烷、改性单体和催化剂混合加入精化釜中搅拌，N2（99.99%）保护，30
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50℃反应2
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4h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体；a、改性单体为乙二酸、丙二酸、丁二酸和己二酸中的一种，催化剂咪唑柱芳烃离子液体、乙二醇钛和乙二醇锑的一种，咪唑柱芳烃离子液体催化剂具体结构如下所示：b、环氧环己烷、改性单体和催化剂的摩尔比为1：0.2
‑
0.5：0.01
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0.1；c、反应器为精化釜，反应温度为30
‑
50℃，反应时间为2
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4h。
[0017]实施例1：环氧环己烷、乙二酸和乙二醇钛，按1：0.2：0.01摩尔比混合加入精化釜中搅拌，N2保护，30℃反应2h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体（B1），转化率为99.4%，核磁H谱
如图1所示。1H NMR (500 MHz, Chloroform ) δ 4.24 (s, 13H), 3.65 (s, 16H), 3.51
ꢀ–ꢀ
3.35 (m, 2H), 3.51
ꢀ–ꢀ
3.06 (m, 49H), 1.94 (d, J = 5.0 Hz, 34H), 1.80 (s, 12H), 1.75 (s, 14H), 1.68 (s, 22H), 1.61 (d, J = 10.0 Hz, 31H), 1.31 (s, 8H), 1.30
ꢀ–ꢀ
1.16 (m, 131H), 1.10 (s, 11H)。
[0018]环氧环己烷功能单体（B1）结构式为：。
[0019]实施例2：环氧环己烷、丙二酸和乙二醇锑，按1：0.5：0.1摩尔比混合加入精化釜中搅拌，N2保护，50℃反应4h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体（B2），转化率为99.6%，核磁H谱如图2所示。1H NMR (500 MHz, Chloroform ) δ 4.42 (s, 7H), 4.36 (s, 6H), 3.44 (s, 13H), 3.35 (d, J = 6.7 Hz, 9H), 2.72 (s, 5H), 2.29 (s, 7H), 1.94 (s, 9H), 1.81 (s, 6H), 1.76 (d, J = 5.0 Hz, 13H), 1.68 (s, 5H), 1.62 (d, J = 10.0 Hz, 12H), 1.36 (s, 8H), 1.32 (s, 4H), 1.25 (d, J = 15.0 Hz, 17H), 1.22
ꢀ–ꢀ
1.15 (m, 27H), 1.10 (s, 8H)。
[0020]环氧环己烷功能单体（B2）结构式为：。
[0021]实施例3：环氧环己烷、丁二酸和咪唑柱芳烃离子液体，按1：0.3：0.08摩尔比混合加入精化釜中搅拌，N2保护，40℃反应3h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体（B3），转化率为99.3%，核磁H谱如图3所示。1H NMR (500 MHz, Chloroform ) δ 4.32 (s, 10H), 3.53 (s, 10H), 3.41 (s, 12H), 3.36 (s, 5H), 2.96 (s, 13H), 2.70 (d, J = 6.3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性聚酯单体，其特征在于：该聚酯单体的结构式如下：n=0、1、2、4。2.一种如权利要求1所述的水溶性聚酯单体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：环氧环己烷、改性单体和催化剂混合搅拌，N2保护，30
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50℃反应2
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4h，经洗涤，浓缩并纯化环氧环己烷功能单体，即得到水溶性聚酯单体。3.根据权利要求2所述的水溶性聚酯单体的制备方法，其特征在于：环氧环己烷、改性单体和催化剂的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海玥，李继新，邓倩，郭立颖，宋晓慧，孙屹亭，马子斐，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：