阳离子-非离子型亲水单体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种阳离子

【技术实现步骤摘要】
阳离子
‑
非离子型亲水单体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水性聚氨酯
，特别是涉及一种阳离子
‑
非离子型亲水单体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯分散体(WPUD)是以水为分散介质的二元胶体体系，是一种VOC含量极低、环境友好型材料。由于聚氨酯分子具有“可裁剪性”，结合新的合成和交联改性技术，可以有效控制其组成与结构，从而具有高的力学性能和热性能等，因此WPUD产品已在织物、皮革涂饰、涂料、粘合剂和制革等许多领域得到了广泛的应用。
[0003]根据亲水基团的电荷性质，WPUD主要分为阴离子型、阳离子型和非离子型水性聚氨酯三种类型。其中，阳离子型水性聚氨酯主要采用N
‑
甲基二乙醇胺(MDEA)为亲水单体，将潜在亲水基团叔胺结构(
‑
NR3)引入到聚氨酯分子链上，再经酸性中和剂中和，将分子链上的叔胺结构中和成盐变成季铵盐亲水基团(
‑
NR
4+
)，从而实现聚氨酯的自乳化分散，得到阳离子型聚氨酯分散体。但是，阳离子亲水基团赋予聚氨酯分子链的自乳化能力明显不如阴离子亲水基团，所以在实际生产制备过程中，制备相同粒径、外观的聚氨酯分散体时，阳离子亲水单体的用量要明显高于阴离子亲水单体用量。另外，阳离子型聚氨酯分散体在耐电解质和配伍性方面都相对较差。
[0004]虽然，传统技术中采用同时引入阳离子型亲水单体和非离子型亲水单体两种亲水扩链剂，通过共聚到聚氨酯分子链上可以在一定程度上改善聚氨酯的耐电解质性能和配伍性，但该方法需要使用大量的非离子型亲水单体才能实现，并且采用两种亲水扩链剂共聚制备得到的聚氨酯仍然存在乳化分散效果不佳等问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种阳离子
‑
非离子型亲水单体及其制备方法和应用；所述阳离子
‑
非离子型亲水单体具有较高的乳化分散性，能够提高聚氨酯的自乳化分散能力，同时使聚氨酯具有良好的耐电解质性能、配伍性和力学性能。
[0006]一种阳离子
‑
非离子型亲水单体，所述阳离子
‑
非离子型亲水单体的结构式如下式(1)所示，
[0007][0008]式(1)中，R1选自烷基、环烷基或者芳烷基中的至少一种，R2、R3、R4分别独立的选自碳原子数为1
‑
4的烷基，n为整数，n＝3
‑
20。
[0009]本专利技术所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的结构式中，通过非离子型的聚氧乙基亲水基团与潜在阳离子型的叔胺亲水基团的协同乳化分散作用，使阳离子
‑
非离子型亲水单体具有较高的乳化分散性。同时，所述阳离子
‑
非离子型亲水单体的结构式中不仅含有双羟基活性基团，而且还具有氨基甲酸酯和脲键结构，进而有利于提升阳离子
‑
非离子型亲水单体与合成聚氨酯其他组分的相容性。
[0010]在其中一个实施例中，R1选自碳原子数为4
‑
14的烷基、环烷基或者芳烷基中的至少一种。
[0011]一种如上所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备方法，包括如下步骤：
[0012]在保护气氛下，将二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚以及催化剂混合得到第一混合物，将所述第一混合物反应至异氰酸根在所述第一混合物中的含量为异氰酸根初始摩尔含量的50％，得到中间产物；以及
[0013]在保护气氛下，将所述中间产物与双羟基二元胺混合得到第二混合物，将所述第二混合物反应至异氰酸根在所述第二混合物中的含量为0，得到阳离子
‑
非离子型亲水单体。
[0014]在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯、所述聚乙二醇单甲醚与所述双羟基二元胺的摩尔比为1:(0.98
‑
1.05):(0.95
‑
1.02)。
[0015]在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
[0016]在其中一个实施例中，所述双羟基二元胺选自N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)乙二胺、[(4
‑
氨基丁基)亚氨基]双甲醇、N
‑
(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺、2,2'
‑
[(2
‑
氨基丙基)亚氨基]二乙醇、[(3
‑
氨基丙基)亚氨基]双甲醇、1
‑
[(3
‑
氨基丙基)
‑
(2
‑
羟基丙基)
‑
氨基]‑2‑
丙醇中的至少一种。
[0017]在其中一个实施例中，所述聚乙二醇单甲醚的聚合度为3
‑
20。
[0018]在其中一个实施例中，所述将第一混合物反应至异氰酸根在所述第一混合物中的含量为异氰酸根初始摩尔含量的50％的步骤中，反应温度为60℃
‑
90℃；
[0019]及/或，所述将第二混合物反应至异氰酸根在所述第二混合物中的含量为0的步骤中，反应温度为30℃
‑
50℃。
[0020]本专利技术所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备方法中，先通过聚乙二醇单甲醚中的羟基与部分异氰酸根活性基团反应，引入非离子型的聚氧乙基亲水基团，再利用剩余部分的异氰酸根活性基团与双羟基二元胺反应，引入包含潜在阳离子亲水基团的叔胺结构和双羟基活性基团，从而使所述阳离子
‑
非离子型亲水单体的分子链上同时含有非离子型的聚氧乙基亲水基团和阳离子型的叔胺亲水基团，而且还引入了氨基甲酸酯、脲键结构和双羟基活性基团，使阳离子
‑
非离子型亲水单体具有多元化的结构，有利于进一步提升聚氨酯的力学性能。
[0021]一种如上所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体在制备聚氨酯中的应用。
[0022]在其中一个实施例中，所述阳离子
‑
非离子型亲水单体的质量为所述聚氨酯原料
总质量的1％
‑
6％。
[0023]本专利技术提供一种具有较高的乳化分散性的阳离子
‑
非离子型亲水单体，可以作为亲水扩链剂、中和剂或者乳化剂等用于制备聚氨酯，有利于提高聚氨酯的自乳化分散能力，进而使聚氨酯分子结构具有更强的“可裁剪设计性”，同时使聚氨酯具有良好的耐电解质性能、配伍性和力学性能，具有较高的实际应用价值。
附图说明
[0024]图1为实施例6制备得到阳离子
‑
非离子型亲水单体的红外光谱图。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更详细的描述。但是，应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子
‑
非离子型亲水单体，其特征在于，所述阳离子
‑
非离子型亲水单体的结构式如下式(1)所示，式(1)中，R1选自烷基、环烷基或者芳烷基中的至少一种，R2、R3、R4分别独立的选自碳原子数为1
‑
4的烷基，n为整数，n＝3
‑
20。2.根据权利要求1所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体，其特征在于，R1选自碳原子数为4
‑
14的烷基、环烷基或者芳烷基中的至少一种。3.一种如权利要求1或权利要求2所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在保护气氛下，将二异氰酸酯、聚乙二醇单甲醚以及催化剂混合得到第一混合物，将所述第一混合物反应至异氰酸根在所述第一混合物中的含量为异氰酸根初始摩尔含量的50％，得到中间产物；以及在保护气氛下，将所述中间产物与双羟基二元胺混合得到第二混合物，将所述第二混合物反应至异氰酸根在所述第二混合物中的含量为0，得到阳离子
‑
非离子型亲水单体。4.根据权利要求3所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯、所述聚乙二醇单甲醚与所述双羟基二元胺的摩尔比为1:(0.98
‑
1.05):(0.95
‑
1.02)。5.根据权利要求3所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。6.根据权利要求3所述的阳离子
‑
非离子型亲水单体的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟静，王小君，余冬梅，熊露，陈八斤，余学康，陈祥，
申请(专利权)人：杭州传化精细化工有限公司传化智联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：