氨基磺酸盐类亲水扩链剂及其制备方法和应用技术

本申请涉及聚合物合成的技术领域，具体公开了一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂及其制备方法和应用。一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，由含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚反应而成；所述端氨基聚醚中氨基和至少一个烷基支链连接在同一碳原子上。本申请通过加成反应得到同时具备有氨基、磺酸盐基团和亲水聚醚链段的扩链剂，此扩链剂能够显著提升聚氨酯颗粒的稳定性，从而有助于提高聚氨酯树脂的固含量；同时，扩链剂的制备过程中无需对端氨基聚醚进行提纯，节能环保。节能环保。

【技术实现步骤摘要】
氨基磺酸盐类亲水扩链剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及聚合物合成的
，更具体地说，它涉及一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人们对环保的重视，聚氨酯树脂行业中逐步以水代替有机溶剂作为分散介质，以期望减少挥发性有机污染物的排放。水性聚氨酯具有低VOC、安全以及不易燃的优点，但其稳定性差，乳胶粒容易在机械泵送以及高低变化等外界环境因素的影响下凝聚沉降，导致其实际应用困难。
[0003]传统水性聚氨酯提升稳定性的方法如下:第一种，采用外乳化法，将外乳化剂和聚氨酯颗粒加入至水中，通过剧烈搅拌使得乳化剂包覆聚氨酯颗粒。但此方法中所需乳化剂含量高，聚氨酯颗粒容易聚集，导致涂料性能存在缺陷。
[0004]第二种，采用自乳化法。通过在聚氨酯链段中引入亲水基团，使得聚氨酯链段含有亲水性，加强聚氨酯乳胶颗粒的自分散性。常见的引入方式为使用含亲水基团的多元醇、羧酸型亲水扩链剂、磺酸型亲水扩链剂、混合型亲水扩链剂等。
[0005]其中，羧酸型亲水扩链剂对聚氨酯亲水性的改善效果不佳。其原因在于：羧酸呈现弱酸性以及较低的成盐性，羧酸型亲水扩链剂在水中部分电离,形成的粒子表面电荷强度低，从而难以阻止粒子聚集，导致水性聚氨酯亲水性提升有限，固含量无法提升。
[0006]而磺酸型亲水扩链剂的磺酸基团虽然属于强电解质，可以在水中接近完全电离，磺酸型亲水扩链剂在理论上可以提升水性聚氨酯的固含量。但目前磺酸型亲水扩链剂多为氨基磺酸类，使用最多的是乙二胺基乙磺酸钠水溶液。由于乙二胺基乙磺酸钠的氨基与异氰酸酯反应活性高，一般只能后期缓慢加入，且难以控制反应进程，掺加量受到很大限制。
[0007]除此之外，乙二胺基乙磺酸钠一般采用乙二胺和乙烯基磺酸钠，或乙二胺和乙烯基磺酸内酯反应得到，但大量过量的乙二胺需要脱除，纯化困难。并且在纯化过程中会产生大量的三废物质，不环保。
[0008]基于上述情况，本领域亟需研发出一种环保且能够显著提升水性聚氨酯固含量的新型亲水型扩链剂。

技术实现思路

[0009]为了同时解决磺酸型亲水扩链剂难以有效提升水性聚氨酯固含量以及不环保的问题，本申请提供一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂及其制备方法和应用。
[0010]第一方面，本申请提供的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂采用如下技术方案:一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，由含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚反应而成；所述端氨基聚醚中氨基和至少一个烷基支链连接在同一碳原子上。
[0011]通过采用上述技术方案，本申请以含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚作为亲水扩链剂的原料，含有碳碳双键的磺酸盐通过加成反应接枝在端氨基聚醚上。端氨基聚醚上
引入磺酸基团，制得的亲水扩链剂具备如下优势:第一，亲水扩链剂可通过氨基反应接枝在聚氨酯分子链上，端氨基聚醚中存在磺酸基团，磺酸基团同时引入聚氨酯分子链，磺酸基团可在水中完全电离，成盐性好，形成的粒子表面电荷强度高，阻止粒子聚集；同时亲水聚醚链段也引入了聚氨酯分子链中，使得聚氨酯的亲水性增加，可以在水介质中形成稳定的分散。在亲水链段以及磺酸基团的协同作用下，本申请的亲水扩链剂能够在较小的添加量下，使得水性聚氨酯固含量显著提升。经过实际检测，水性聚氨酯中加入1wt％的氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其固含量可提升至63wt％。
[0012]第二，端氨基聚醚的伯氨基受到烷基支链的影响，烷基支链存在一定空间位阻，从而导致伯胺的反应活性被烷基支链抑制，端氨基聚醚的反应速率与乙二胺等胺类物质相比，其反应活性下降。当氨基磺酸盐类亲水扩链剂加入至水性聚氨酯时，水性聚氨酯的反应速率下降，反应可控。端氨基聚醚无需进行纯化处理，节约了生产步骤，且无废弃物排出，更加环保。
[0013]可选的，所述含有碳碳双键的磺酸盐包括但不限于乙烯基磺酸盐、烯丙基磺酸盐。
[0014]优选的，所述含有碳碳双键的磺酸盐为乙烯基磺酸盐。
[0015]通过采用上述技术方案，乙烯基磺酸盐的选择包括但不限于乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸盐的选择包括但不限于甲基丙烯磺酸钠；其中乙烯基磺酸钠接枝在聚氨酯分子链上，其解离性能优于甲基丙烯磺酸钠，所得聚氨酯颗粒的粒径更小，乳化稳定性优异。
[0016]可选的，所述端氨基聚醚包括但不限于聚氧乙烯醚二胺、聚氧丙烯醚二胺、聚氧乙烯/丙烯醚二胺、聚氧丙烯醚三胺。
[0017]优选的，所述端氨基聚醚为聚氧乙烯醚二胺。
[0018]可选的，所述端氨基聚醚的数均分子量为200～2000。
[0019]优选的，所述端氨基聚醚的数均分子量为400～1000。
[0020]更优选的，所述端氨基聚醚的数均分子量为800。
[0021]通过采用上述技术方案，控制端氨基聚醚的醚链段长度，使得氨基和醚链段的比例适中，制得的水性聚氨酯乳液中聚氨酯分子链段适中，且不容易发生缠结，亲水性高，稳定性好，并且还能够在保证较好的耐水解性能的同时，提高聚氨酯乳液成膜后的拉伸强度。
[0022]第二方面，本申请提供一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂的制备方法，采用如下技术方案：一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂的制备方法，包括如下步骤，称取含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚；含有碳碳双键的磺酸盐按照摩尔比滴加至端氨基聚醚中，含有碳碳双键的磺酸盐与端氨基聚醚的摩尔比为(1～2.5):1，滴加结束后，升温至90～95℃，保温反应4～8h，得到氨基磺酸盐类亲水扩链剂。
[0023]通过采用上述技术方案，氨基磺酸盐类亲水扩链剂的反应简单，且无纯化步骤，所得氨基磺酸类亲水扩链剂的使用性能优异。
[0024]优选的，所述含有碳碳双键的磺酸盐与端氨基聚醚的摩尔比为(1.2～1.5):1。更优选的，所述含有碳碳双键的磺酸盐与端氨基聚醚的摩尔比为1.3:1。
[0025]通过采用上述技术方案，调整聚氨酯颗粒的离子含量和分子链长度，从而有效控
制聚氨酯微粒的粒径。在此范围内，聚氨酯分子链段上离子含量升高，使聚氨酯软段的亲水性增加，聚氨酯分子的水合作用也得到了加强，聚氨酯之间的分子链缠结减少；并且适中含量的端氨基聚醚也可以降低聚氨酯之间的分子链缠结；在两个因素的影响下，可以改善聚氨酯微粒的分散行为，增加聚氨酯微粒的数量，从而降低聚氨酯微粒的粒径，水性聚氨酯乳液的稳定性更佳。
[0026]第三方面，本申请公开一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂的应用，采用如下技术方案；一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂的应用，所述氨基磺酸盐类亲水扩链剂加入至水性聚氨酯乳液中，掺加量为0.5～3wt％。
[0027]优选的，所述氨基磺酸盐类亲水扩链剂的添加量为1～1.5wt％。
[0028]通过采用上述技术方案，控制氨基磺酸盐类亲水扩链剂的添加量，能够使得水性聚氨酯乳液具备更加稳定性的同时，提升其耐水性、表干性、拉伸强度等综合使用性能。
具体实施方式
[0029]目前，自乳化法是通过使用亲水型扩链剂使得聚氨酯微粒自身亲水性优异，能够稳定地分散在水中，提升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其特征在于，由含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚反应而成；所述端氨基聚醚中氨基和至少一个烷基支链连接在同一碳原子上。2.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其特征在于，所述含有碳碳双键的磺酸盐为乙烯基磺酸盐。3.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其特征在于，所述端氨基聚醚为聚氧乙烯醚二胺。4.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其特征在于，所述端氨基聚醚的数均分子量为200～2000。5.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂，其特征在于，所述端氨基聚醚的数均分子量为400～1000。6.权利要求1
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5中任意一项所述的一种氨基磺酸盐类亲水扩链剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，称取含有碳碳双键的磺酸盐和端氨基聚醚；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈正林，林曦，
申请(专利权)人：上海蓝欧化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：