一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂及其应用制造技术

本发明专利技术属于水性聚氨酯乳液的技术领域，尤其涉及一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂及其应用；该磺酸盐降黏助剂的分子结构包括：异氰酸酯部分的结构和氨基磺酸盐部分的结构；制备方法为先将异氰酸酯与氨基磺酸加入溶剂中溶解，然后滴入无机碱溶液，搅拌进行反应；或者先将氨基磺酸与无机碱溶液混合配制成其对应的磺酸盐溶液，以及将异氰酸酯溶解于溶剂中制得含异氰酸酯的溶液；再将该磺酸盐溶液与该含异氰酸酯的溶液混合，搅拌进行反应得到产物磺酸盐降黏助剂。本发明专利技术得到有机磺酸盐降粘助剂在实现聚氨酯乳液粘度降低的同时还能够减轻甚至完全避免对乳液其他性能的不利影响。至完全避免对乳液其他性能的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂及其应用


[0001]本专利技术属于水性聚氨酯乳液的
，尤其涉及一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂及其应用。

技术介绍

[0002]水性乳液由于具有环境友好的特点而被普遍应用，常见的水性乳液有水性聚氨酯乳液、聚丙烯酸乳液、苯丙乳液等。这些乳液制成的产品广泛应用于我们的生活中，例如，胶黏剂、面膜、墙面漆料等领域。水性聚氨酯乳液是其中应用广泛的环境友好型材料，使用过程中水挥发后会形成致密薄膜，显示出良好的性能。
[0003]一般来说，水性聚氨酯乳液具有比较大的粒径时粘度较低，对应着其稳定性较低且表层水分挥发太快，容易出现表层结膜，影响产品性能；然而，当乳液粒径较小时，乳液往往具有良好的性能，但由于高的粘度使得其使用性能和低温储存性等方面受到限制。小粒径的乳液由于高粘度的因素也使得喷涂工艺高效完成的工作要求不能达到。
[0004]由此缘故，许多科研人员通过在已经制得的高粘度的乳液中添加助剂，以便同时获取低粘度和较小乳胶粒粒径的产品。乳液的粘度与胶粒之间的粘连和体系中的自由水/结合水相关，也与胶粒的电荷层厚度密切相关。在一定固含量下，结合水越少，胶粒间粘连越少，乳液粘度越低。很早之前，研究人员通过向高粘度乳液中加入无机盐(例如硫酸钠、三聚磷酸钠、磺酸钠等)来实现降低乳液黏度的目的。
[0005]例如，专利文件CN110272727A公开了通过用烷基磺酸钠类、烷基硫酸钠类表面活性剂，以此降低原油的粘度。
[0006]该类方法虽然可使得乳液的粘度能有效降低，但是其他性能会受到明显不利影响。这可能是由于其中存在的大量的无机盐粒子影响了高分子链之间的相互作用所致。
[0007]为了减弱由于外加无机盐对于乳液其他性能产生的不利影响，则需要继续探索能够解决这一技术障碍的解决方案。本申请旨在开发将含有与聚氨酯结构相似的有机结构引入磺酸盐作为降粘剂来达到水性乳液降粘的目的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，针对现有技术对高粘度聚氨酯乳液降粘时存在的问题，提供一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂及其应用，通过将有机结构片段(如，与聚氨酯结构相似的结构片段)引入磺酸盐结构中得到有机磺酸盐降粘助剂，其在实现聚氨酯乳液粘度降低的同时还能够减轻甚至完全避免对乳液其他性能的不利影响。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]在第一个方面，提供一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂，该磺酸盐降黏助剂的分子结构包括：异氰酸酯部分的结构和氨基磺酸盐部分的结构；
[0011]所述磺酸盐降黏助剂的结构如下式(I)所示：
[0012][0013]式(I)中：
[0014]R1为异氰酸酯部分中去掉NCO基团后的结构；所述异氰酸酯部分选自六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化间苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化对苯二亚甲基二异氰酸酯、2,2,4
‑
三甲基己二异氰酸酯和2,4,4
‑
三甲基己二异氰酸酯中的一种或多种；
[0015]R2为氨基磺酸盐部分中去掉氨基、磺酸根及其金属离子后的结构；所述氨基磺酸盐部分选自氨基甲磺酸盐、氨基乙磺酸盐(即牛磺酸盐)、2
‑
氨基丙磺酸盐、3
‑
氨基丙磺酸盐、4
‑
(环己基氨基)
‑1‑
丁烷磺酸盐、3
‑
环己胺基丙磺酸盐和2
‑
环己胺基乙磺酸盐中的一种或多种；
[0016]M为碱金属离子或碱土金属离子，优选为Na或K。
[0017]所述磺酸盐降黏助剂中，[氨基磺酸盐部分]/[异氰酸酯部分]的摩尔比为(1.0
‑
2.5):1.0(例如，1.2:1、1.5:1、1.8:1、2.4:1)，优选为2.0:1.0；[氨基磺酸基团]/[金属离子]的摩尔比为(1.0
‑
1.5):1.0，例如，1.05:1、1.2:1、1.4:1，优选为1.0:(1.0
‑
1.05)。
[0018]根据本专利技术提供的所述的磺酸盐降黏助剂，一些实施方案中，所述磺酸盐降黏助剂的制备方法为以下合成路线中的任意一种，具体步骤如下：
[0019](i)先将异氰酸酯与氨基磺酸加入溶剂中溶解，然后滴入无机碱溶液(如氢氧化钠或氢氧化钾水溶液)，搅拌进行反应，即得到产物磺酸盐降黏助剂；
[0020]或者
[0021](ii)先将氨基磺酸与无机碱溶液(如氢氧化钠或氢氧化钾水溶液)混合配制成其对应的磺酸盐溶液，以及将异氰酸酯溶解于溶剂中制得含异氰酸酯的溶液；再将该磺酸盐溶液与该含异氰酸酯的溶液混合，搅拌进行反应，即得到产物磺酸盐降黏助剂。
[0022]含脲键结构的磺酸盐降黏助剂，是基于异氰酸酯基团与脂肪族的氨基反应生成的含脲键结构的产物，其合成路线如下：
[0023][0024]根据本专利技术提供的所述的磺酸盐降黏助剂，一些实施方案中，所述制备方法中，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化间苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化对苯二亚甲基二异氰酸酯、2,2,4
‑
三甲基己二异氰酸
酯和2,4,4
‑
三甲基己二异氰酸酯中的一种或多种。
[0025]一些实施方案中，所述制备方法中，所述氨基磺酸选自氨基甲磺酸、氨基乙磺酸(即牛磺酸)、2
‑
氨基丙磺酸、3
‑
氨基丙磺酸、4
‑
(环己基氨基)
‑1‑
丁烷磺酸、3
‑
环己胺基丙磺酸和2
‑
环己胺基乙磺酸中的一种或多种。
[0026]一些实施方案中，所述制备方法中，所述异氰酸酯中所含的NCO基团与氨基磺酸中所含的氨基的摩尔之比为1.0:(1.0
‑
2.5)；例如，1:1.2、1:1.5、1:1.8、1:2.0、1:2.4。
[0027]一些实施方案中，所述氨基磺酸中所含的磺酸基与氢氧化钠的摩尔之比为1.0:(1.0
‑
1.05)；例如，1:1.01、1:1.02、1:1.04。
[0028]一些实施方案中，所述溶剂选自丙酮、四氢呋喃、DMF、DMSO、1,4
‑
二氧六环和NMP中的一种或多种。
[0029]一些实施方案中，所述制备方法中，反应温度为25
‑
50℃(如，30℃、40℃、45℃)；反应时间为1
‑
3h(如，1.5h、2h、2.5h)。
[0030]一些实施方案中，所述无机碱溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
[0031]一些实施方案中，所述氢氧化钠水溶或氢氧化钾水溶液的浓度为10
‑
30wt％。
[0032]一些实施方案中，所述磺酸盐降黏助剂的固含量为5
‑
50wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含脲键结构的磺酸盐降黏助剂，其特征在于，该磺酸盐降黏助剂的分子结构包括：异氰酸酯部分的结构和氨基磺酸盐部分的结构；所述磺酸盐降黏助剂的结构如下式(I)所示：式(I)中：R1为异氰酸酯部分中去掉NCO基团后的结构；所述异氰酸酯部分选自六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化间苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化对苯二亚甲基二异氰酸酯、2,2,4
‑
三甲基己二异氰酸酯和2,4,4
‑
三甲基己二异氰酸酯中的一种或多种；R2为氨基磺酸盐部分中去掉氨基、磺酸根及其金属离子后的结构；所述氨基磺酸盐部分选自氨基甲磺酸盐、氨基乙磺酸盐、2
‑
氨基丙磺酸盐、3
‑
氨基丙磺酸盐、4
‑
(环己基氨基)
‑1‑
丁烷磺酸盐、3
‑
环己胺基丙磺酸盐和2
‑
环己胺基乙磺酸盐中的一种或多种；M为碱金属离子或碱土金属离子，优选为Na或K。2.根据权利要求1所述的磺酸盐降黏助剂，其特征在于，所述磺酸盐降黏助剂的制备方法为以下合成路线中的任意一种，具体步骤如下：(i)先将异氰酸酯与氨基磺酸加入溶剂中溶解，然后滴入无机碱溶液，搅拌进行反应，即得到产物磺酸盐降黏助剂；或者(ii)先将氨基磺酸与无机碱溶液混合配制成其对应的磺酸盐溶液，以及将异氰酸酯溶解于溶剂中制得含异氰酸酯的溶液；再将该磺酸盐溶液与该含异氰酸酯的溶液混合，搅拌进行反应，即得到产物磺酸盐降黏助剂。3.根据权利要求2所述的磺酸盐降黏助剂，其特征在于，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化间苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化对苯二亚甲基二异氰酸酯、2,2,4
‑
三甲基己二异氰酸酯和2,4,4
‑
三甲基己二异氰酸酯中的一种或多种；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋泽峰，张传敏，孙永建，纪学顺，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：