一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯及其制备方法。本发明专利技术的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：以质量百分比计，将68～82％的异氰酸酯、8～10％的有机溶剂、10～22％的两亲性分子链化合物于80～90℃反应4～8h，即得；其中，所述两亲性分子链化合物为聚乙二醇单甲醚

【技术实现步骤摘要】
一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]异氰酸酯由于具有良好的胶接性能、在室温和高温下均能快速交联固化、相关制品稳定性高、优异的耐水性和耐化学腐蚀性等一系列优点，被广泛应用于涂料、黏剂、医药、农业和复合材料等领域。然而，由于异氰酸酯具有较高的化学活性，其在水中稳定性差，并且水分散性也较差，使其在上述领域的应用受到极大限制。
[0003]现有技术中，通常采用异氰酸酯与聚乙二醇单甲醚反应来提高异氰酸酯的亲水性，从而提高异氰酸酯在水中的分散性。然而，现有方法制备所得异氰酸酯，虽然亲水性提高，但随着水分散程度的提升，异氰酸酯中活性基团与水的副反应也会加剧，从而使得异氰酸酯活性基团被消耗，降低异氰酸酯的活性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，其能够提高异氰酸酯的水分散性，同时能够有效保护异氰酸酯活性基团，提高异氰酸酯在水中的稳定性。
[0005]本专利技术的目的还在于提供一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯，其兼具优良的水水分散性和稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：以质量百分比计，将68～82％的异氰酸酯、8～10％的有机溶剂、10～22％的两亲性分子链化合物于80～90℃反应4～8h，即得；其中，所述两亲性分子链化合物为聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物。
[0008]本专利技术通过将异氰酸酯、有机溶剂、两亲性分子链化合物(聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物)于一定温度下进行共混反应，能够得到一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯。其中，改性异氰酸酯中，异氰酸酯基团位于中心部分，直接接枝水杨酸，然后水杨酸又连接有聚乙二醇单甲醚。其中，引入的水杨酸基团能够有效阻止水接近中心部分的异氰酸酯，起到有效的保护作用，增加异氰酸酯在水中的稳定性，而外层的聚乙二醇单甲醚又具有很好的亲水性，能够有效提高异氰酸酯的水溶解性能，因此本专利技术制备所得异氰酸酯在水中兼具优良的分散和稳定性能，极大地满足了异氰酸酯在水环境中的应用要求。
[0009]异氰酸酯可以采用本领域常见的异氰酸酯种类。优选地，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、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、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
[0010]本专利技术对有机溶剂的种类不作特殊限定，其只需能够溶解并能调节对应的异氰酸
酯的粘度，并且不含与异氰酸酯反应的活泼氢即可。优选地，所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、甲苯、二氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种，更优选为二氯甲烷。
[0011]优选地，所述聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物的制备过程，包括以下步骤：
[0012](1)将水杨酸溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，然后降温至﹣10℃～10℃，边搅拌边滴加酰氯化试剂，于50～60℃温度下反应0.5～1.5h；
[0013](2)将聚乙二醇单甲醚加入到步骤(1)反应后的体系中，于氮气保护下继续反应1.5～2.5h，然后提纯，即得。
[0014]本专利技术采用上述方法制备所得聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物，为两亲性分子链化合物。上述两亲性分子量化合物是聚乙二醇单甲醚(MPEG)的羟基与水杨酸(SA)的羧基反应，生成所需要的两亲性分子链结构。其中，水杨酸端为疏水端，聚乙二醇单甲醚端为亲水端，通过上述反应过程，能够有效避免副反应的发生，使得疏水端的水杨酸保留有活性的羟基，后续能够与异氰酸酯进行反应从而有效接枝到异氰酸酯上；而与此同时，经过上述反应过程，亲水端的聚乙二醇单甲醚中的活性基团羟基被消耗，从而失去了能够与异氰酸酯反应的活性基团，进一步提高了改性异氰酸酯的结构稳定性。
[0015]由于水杨酸、聚乙二醇单甲醚上均具有不止一种活性基团，因此副反应的种类众多，而为了减少副反应的发生，减少副产物的残留，并提高反应效率，得到所需要的是聚乙二醇单甲醚(MPEG)的羟基与水杨酸(SA)的羧基反应的产物，本专利技术先加入酰氯化试剂使水杨酸发生酰氯化反应，然后再与聚乙二醇单甲醚反应，优选地，所述酰氯化试剂为亚硫酰氯、三氯化磷、五氯化磷中的一种或几种。
[0016]为了保证两亲性分子链对于异氰酸酯水分散性和水稳定性的改性效果，作为进一步优选的方案，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为750～1000。
[0017]为提高各步骤反应的产物转化效果，优选地，所述水杨酸、酰氯化试剂、聚乙二醇单甲醚的摩尔比为1∶(1～1.2)：(1～1.2)。
[0018]优选地，所述提纯具体为：以二氯甲烷为溶剂，采用溶剂萃取法对产物进行萃取提纯。
[0019]本专利技术的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯，采用上述制备方法制备得到。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]本专利技术的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，以异氰酸酯以及两亲性分子链为主剂，制备所得异氰酸酯具有自乳化功能，能够提高异氰酸酯在水环境中的分散性；同时兼具保护功能，能够提高异氰酸酯在含有活泼氢(水)时的稳定性，延长异氰酸酯在水环境中的适用期。
[0022]本专利技术的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯，在水环境中能够分散、乳化，不需要额外的乳化剂，且该自乳化水分散异氰酸酯通过极性分子链改善亲水性，因此也不受离子的影响，能够提高异氰酸酯分散液或乳液的稳定性。
[0023]本专利技术制备的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯具有较高的活性，实验表明其活性
‑
NCO基团在水中保存长达8h后仍然具有较高的活性基团含量，具有使用、运输、储存方便等优势。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1制备的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的傅里叶红外光谱图；
[0025]图2为本专利技术实施例1制备的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯对应的乳液的粒径及粒径分布图；
[0026]图3为本专利技术实施例1制备的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯对应的乳液在不同时间段的实物图；
[0027]图4为本专利技术实施例1制备的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯对应的乳液在不同时间段的异氰酸酯活性含量变化。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步描述，但不构成对本专利技术的限制。在以下实施例中，所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。以下实施例中，所采用的多亚甲基多苯基多异氰酸酯中，活性基团
‑
NCO的含量为30％；异氟尔酮二异氰酸酯原料中，活性基团
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以质量百分比计，将68～82％的异氰酸酯、8～10％的有机溶剂、10～22％的两亲性分子链化合物于80～90℃反应4～8h，即得；其中，所述两亲性分子链化合物为聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物。2.如权利要求1所述的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、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、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。3.如权利要求1所述的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、甲苯、二氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。4.如权利要求1所述的兼具水分散和保护功能的改性异氰酸酯的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚
‑
水杨酸复合物的制备过程，包括以下步骤：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杨豹，王玉周，王涛，张彦华，张峥峥，喻雅晴，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：