疏水改性聚氨酯增稠剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及增稠剂组合物，其包含通过使水溶性聚亚烷基二醇、二异氰酸酯和聚酯封端剂反应获得的疏水改性的环氧烷聚氨酯，所述聚酯封端剂是内酯化合物和单羟基化合物的反应产物。本发明专利技术还涉及所述疏水改性的环氧烷聚氨酯的制备方法。制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】疏水改性聚氨酯增稠剂及其制备方法

技术介绍


[0001]本专利技术涉及基于具有特殊结构的疏水改性聚氨酯的增稠剂、它们的制备方法及它们在水性涂料制剂中的用途。
[0002]
技术介绍
说明
[0003]流变改性剂，通常称为流变增稠剂，是用于涂料组合物中以实现所需流动行为的重要添加剂。除了提供改进的涂料粘度和稳定性之外，流变增稠剂还有助于优化在流挂控制(sagging control)、抑制素抗性(statin resistance)和其它应用特性方面的涂料性能。
[0004]流变增稠剂可来自天然和合成来源。水性工业涂料中使用的合成增稠剂通常分为碱溶胀性/可溶性乳液(ASE)、疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)和疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯树脂(HEUR)。其中，HEUR增稠剂在性能上通常是优选的，因为它们在任何pH下都是水溶性的并且提供宽范围的流变性能。通常，已知的HEUR结构能够在水性涂料溶液中提供高缔合增稠效果，导致增强的流动和流平、高的成膜和令人满意的刷/辊负载。
[0005]然而，对于水性涂料中使用的大多数可商购获得的HEUR，HEUR产生的相同的高缔合力以结合颜料颗粒以便增稠倾向于过度降低颜料颗粒之间的间距，导致涂料组合物的着色强度和遮盖性能的不期望的损失。此外，还发现许多已知HEUR的性能对建筑涂料中使用的胶乳树脂类型具有高度依赖性。
[0006]因此，开发一种新型的HEUR添加剂将是有利的，该添加剂在保持已知HEUR的优异流变增稠效果的同时，在涂料着色强度和遮盖性能方面具有最小化的负面影响，以及具有与建筑涂料中使用的各种胶乳树脂的改进的相容性。

技术实现思路

[0007]在第一个方面中，本专利技术提供了增稠剂组合物，其包含可通过使以下组分反应获得的疏水改性的环氧烷聚氨酯：
[0008](a)通过使内酯化合物与式(I)的单羟基化合物反应获得的聚酯
[0009]X
‑
OH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0010]其中X表示含至少5个碳原子和非必要地含有一个
‑
O
‑
或
‑
COO
‑
基团的脂族、脂环族或芳族烃基；
[0011](b)水溶性聚亚烷基二醇，和
[0012](c)二异氰酸酯。
[0013]在第二方面中，本专利技术提供了制备疏水改性的环氧烷聚氨酯的封端剂，其中所述封端剂是通过使内酯化合物与式(I)的单羟基化合物经由内酯开环聚合反应而反应获得的聚酯
[0014]X
‑
OH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0015]其中X如上面所限定。
[0016]在第三个方面中，本专利技术提供制备疏水改性的环氧烷聚氨酯的封端剂，其中所述封端剂是具有式(II)的结构的聚酯
[0017][0018]其中X如上所定义，每个R1独立地为H或C1
‑
C4烷基，m为2至7并且优选3至5的整数，和n为1至10并且优选4至8的整数。
[0019]在第四个方面中，本专利技术提供了具有以下结构(III)的疏水改性的环氧烷聚氨酯：
[0020][0021]其中X、R1、m和n如上所定义，EO和PO分别表示环氧乙烷单元和环氧丙烷单元，y是40至250的整数，z是0至95且小于y的整数，和A表示含4至15个碳原子的直链或支链亚烷基、亚芳基或亚芳烷基，各自非必要地取代有一个或多个C1至C4烷基和/或一个或多个卤素原子。本文所使用的术语"环氧乙烷单元"是指
‑
OCH2CH2‑
基团，并且术语"环氧丙烷单元"是指
‑
OCH(CH3)CH2‑
基团。
具体实施方式
[0022]在第一个方面中，本专利技术提供了增稠剂组合物，其包含可通过使以下组分反应获得的疏水改性的环氧烷聚氨酯：
[0023](a)通过使内酯化合物与以下式(I)的单羟基化合物反应获得的封端剂
[0024]X
‑
OH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0025]其中X表示含至少5个碳原子和非必要地含有至少一个
‑
O
‑
或
‑
COO
‑
基团的脂族、脂环族或芳族烃基；
[0026](b)水溶性聚亚烷基二醇，和
[0027](C)二异氰酸酯。
[0028]上述流变增稠剂组合物可以进一步含有水和非必要地，一种或多种有机溶剂(S)。
[0029]溶剂(S)是挥发性有机溶剂。其合适的实例是低分子量醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、乙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷。
[0030]适用于本专利技术的水溶性聚亚烷基二醇是在其聚合物链的两端包含伯羟基的环氧烷聚合物，以及作为单体环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和表氯醇。特别地，为了确保聚亚烷基二醇的足够的水溶性，环氧乙烷单元的含量优选为40重量％或更高，更优选60重量％或更高，最优选70重量％至100重量％。本文所使用的"水溶性"是指在20℃下在水
中的溶解度为至少1g/L，优选至少10g/L，更优选至少50g/L。
[0031]适用于本专利技术的水溶性聚亚烷基二醇可以是数均分子量(Mn)为1,500
‑
50,000g/mol，更优选3,000
‑
20,000g/mol，最优选4,000
‑
10,000g/mol的那些。专利技术人发现，特征在于上述优选分子量范围的聚亚烷基二醇有助于获得具有足够水溶液粘度的HEUR产物。
[0032]用于本专利技术的优选水溶性聚亚烷基二醇选自聚乙二醇、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物和环氧乙烷/环氧丙烷/环氧乙烷嵌段三元共聚物。
[0033]在本专利技术的一个优选实施方案中，使用聚乙二醇。本专利技术的尤其适合的聚乙二醇的实例是得自Clariant的Polyglykol 8000 S(Mn为8000g/mol)。
[0034]本专利技术中使用的二异氰酸酯具有通式(V)
[0035]O＝C＝N—A—N＝C＝O
ꢀꢀꢀ
(V)
[0036]其中A表示含4至15个碳原子的直链或支链亚烷基、亚芳基或亚芳烷基，其各自非必要地取代有一个或多个C1至C4烷基和/或一个或多个卤素原子。
[0037]合适的二异氰酸酯的实例包括但不限于1,4
‑
四亚甲基二异氰酸酯、1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4
‑
和2,4,4
‑
三甲基
‑
1,6
‑
二异氰酸根合己烷、1,10
‑
十亚甲基二异氰酸酯、4,4'
‑
亚甲基双(异氰酸根合环己烷(isocyanatocyclohexane))、1,2
‑
和1,4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.增稠剂组合物，其包含通过使以下组分反应获得的聚氨酯聚合物：(a)通过使内酯化合物与以下式(I)的单羟基化合物反应获得的封端剂X
‑
OH
ꢀꢀꢀꢀ
(I)其中X表示含至少5个碳原子和非必要地含有至少一个
‑
O
‑
或
‑
COO
‑
基团的脂族、脂环族或芳族烃基；(b)水溶性聚亚烷基二醇，和(c)二异氰酸酯。2.权利要求1的增稠剂组合物，其中所述式(I)的单羟基化合物选自正丁醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十二烷醇、正十四烷醇、正十六烷醇、正十八烷醇、2
‑
乙基己醇、2
‑
丁基
‑1‑
辛醇、异癸醇、异十三烷醇、2
‑
环己基乙醇、4
‑
环己基
‑1‑
丁醇、4
‑
苯基
‑1‑
丁醇、5
‑
苯基
‑1‑
戊醇和8
‑
苯基
‑1‑
辛醇。3.权利要求1的增稠剂组合物，其中所述式(I)的单羟基化合物选自正癸醇、正十二烷醇和正十四烷醇。4.权利要求1的增稠剂组合物，其中所述式(I)的单羟基化合物是烷芳基乙氧基化物，和优选选自三苯乙烯基苯酚乙氧基化物。5.权利要求1的增稠剂组合物，其中所述式(I)的单羟基化合物是具有20个EO重复单元的乙氧基化三苯乙烯基苯酚。6.权利要求1
‑
5中任一项的增稠剂组合物，其中所述水溶性聚亚烷基二醇具有1,500至50,000g/mol，更优选3,000至20,000g/mol，和最优选4,000至10,000g/mol的数均分子量(Mn)。7.权利要求1
‑
6中任一项的增稠剂组合物，其中所述二异氰酸酯选自1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和4,4'
‑
亚甲基双(异氰酸根合环己烷)(H
12
‑
MDI)。8.权利要求1
‑
7中任一项的增稠剂组合物，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛林，王春雁，
申请(专利权)人：科莱恩国际有限公司，
类型：发明
国别省市：