【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水性聚氨酯合成，具体涉及一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂及其制备方法和应用、水性聚氨酯的制备方法。
技术介绍
1、水性聚氨酯，通常是指水性聚氨酯分散体或者聚氨酯乳液，由于其环境友好的特点和独特的力学性能，在涂料、油墨、纺织、皮革、胶黏剂等行业具有广泛的应用。和聚氨酯乳液相比，水性聚氨酯分散体的粒子粒径小，是目前应用的主流。水性聚氨酯的一个主要合成方法，是将亲水基团，如羧基、叔胺基、或者寡(聚)乙二醇引入到含有异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体中，然后将聚氨酯预聚体分散在水中，再加入含有胺基的扩链剂进行扩链反应，形成阴离子型、阳离子型和非离子型水性聚氨酯。
2、常用的含有胺基的扩链剂包括乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、异佛尔酮二胺、乙二胺基乙磺酸钠等。研究发现，胺扩链剂中烷基的极性对水性聚氨酯粒子的稳定性和粒径都有重要影响，胺扩链剂中的烷基链越长，极性越低，扩链反应倾向于在聚氨酯预聚体的粒子内核发生，形成的聚氨酯粒子的粒径小、稳定性好；相反，胺扩链剂中的烷基链较短，极性越大，扩链反应可能发生在两个或多个粒子之间，使聚氨酯粒子的粒径变大，稳定性变差(langmuir 2018,34,11772-11783)。这表明，扩链剂是影响水性聚氨酯合成及其性能的一个重要因素。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂及其制备方法和应用、水性聚氨酯的制备方法。本专利技术提供的扩链剂，其一端含有糊精基元、另一端含有伯胺基和仲胺基；所述扩链剂含有不同活性
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂，具有式i所示结构：
4、
5、式i中，r1为亚烷基、亚环烷基或亚芳烷基，r2为亚烷基，r3为亚烷基或亚环烷基；n为5～100。
6、优选地，所述r1中的亚烷基为碳原子数为4～12的亚烷基；所述r1中的亚环烷基为碳原子数为5～13的亚环烷基；所述r1中的亚芳烷基为碳原子数为6～10的亚芳烷基。
7、优选地，所述r2中的亚烷基为碳原子数为2～4的亚烷基；所述r3中的亚烷基为碳原子数为2～6的亚烷基；所述r3中的亚环烷基为碳原子数为5～10的亚环烷基。
8、本专利技术提供了上述技术方案所述扩链剂的制备方法，包括以下步骤：
9、将糊精、二异氰酸酯和催化剂混合，进行第一加成反应，得到糊精修饰的异氰酸酯；
10、将所述糊精修饰的异氰酸酯和含羟基的丙烯酸酯以及阻聚剂混合，进行第二加成反应，得到糊精修饰的丙烯酸酯溶液；
11、将所述糊精修饰的丙烯酸酯溶液和二元胺混合，进行第三加成反应，得到用于水性聚氨酯合成的扩链剂水溶液；
12、所述糊精的结构式为(c6h10o5)n；
13、所述二异氰酸酯的结构式为ocn-r1-nco；
14、所述含羟基的丙烯酸酯的结构式为
15、所述二元胺的结构式为nh2-r3-nh2。
16、优选地，所述第一加成反应的温度为70～90℃；所述第一加成反应的时间为1～3小时；所述第一加成反应的气氛为空气或氮气。
17、优选地，所述第二加成反应的温度为60～70℃；所述第二加成反应的时间为2～4小时；所述第二加成反应的气氛为空气或氮气。
18、优选地，所述第三加成反应包括依次进行的室温第三加成反应和高温第三加成反应；所述室温第三加成反应的时间为2～6小时；所述高温第三加成反应的温度为50～60℃，所述高温第三加成反应的时间为1～3小时。
19、本专利技术提供了上述技术方案所述扩链剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的扩链剂在制备水性聚氨酯中的应用。
20、本专利技术提供了一种水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
21、将扩链剂和含有异氰酸酯端基的水性聚氨酯预聚体混合，进行扩链反应，得到水性聚氨酯；所述扩链剂为上述技术方案所述扩链剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的扩链剂。
22、优选地，所述扩链剂中伯胺基与水性聚氨酯预聚体中异氰酸酯端基的物质的量的比为0.4～0.5:1。
23、本专利技术提供了一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂，本专利技术提供的扩链剂的分子结构中一端含有糊精基元，另一端含有伯胺基和仲胺基；所述扩链剂含有不同活性的伯胺基和仲胺基，可以降低在两个或多个粒子之间发生扩链反应的几率，从而提高水性聚氨酯的稳定性，可用于制备高固含量的水性聚氨酯。本专利技术使用以生物基来源的糊精作为扩链剂的组成部分，一方面符合可持续发展的需求，另一方面，糊精基元的存在，也使得水性聚氨酯具有良好的物理性能，因而在涂料、油墨和皮革方面具有良好的应用前景。本专利技术提供的扩链剂适用于所有带异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体的扩链反应，适用范围广泛、操作简单。
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1.一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂，具有式I所示结构：
2.根据权利要求1所述的扩链剂，其特征在于，所述R1中的亚烷基为碳原子数为4～12的亚烷基；所述R1中的亚环烷基为碳原子数为5～13的亚环烷基；所述R1中的亚芳烷基为碳原子数为6～10的亚芳烷基。
3.根据权利要求1所述的扩链剂，其特征在于，所述R2中的亚烷基为碳原子数为2～4的亚烷基；所述R3中的亚烷基为碳原子数为2～6的亚烷基；所述R3中的亚环烷基为碳原子数为5～10的亚环烷基。
4.权利要求1～3任一项所述扩链剂的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一加成反应的温度为70～90℃；所述第一加成反应的时间为1～3小时；所述第一加成反应的气氛为空气或氮气。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二加成反应的温度为60～70℃；所述第二加成反应的时间为2～4小时；所述第二加成反应的气氛为空气或氮气。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第三加成反应包括依次进行的室温第三加成反应和高温第
8.权利要求1～3任一项所述扩链剂或权利要求4～7任一项所述制备方法制备得到的扩链剂在制备水性聚氨酯中的应用。
9.一种水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂中伯胺基与水性聚氨酯预聚体中异氰酸酯端基的物质的量比为0.4～0.5:1。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水性聚氨酯合成的扩链剂，具有式i所示结构：
2.根据权利要求1所述的扩链剂，其特征在于，所述r1中的亚烷基为碳原子数为4～12的亚烷基；所述r1中的亚环烷基为碳原子数为5～13的亚环烷基；所述r1中的亚芳烷基为碳原子数为6～10的亚芳烷基。
3.根据权利要求1所述的扩链剂，其特征在于，所述r2中的亚烷基为碳原子数为2～4的亚烷基；所述r3中的亚烷基为碳原子数为2～6的亚烷基；所述r3中的亚环烷基为碳原子数为5～10的亚环烷基。
4.权利要求1～3任一项所述扩链剂的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一加成反应的温度为70～90℃；所述第一加成反应的时间为1～3小时；所述第一加成反应的气氛为空气或氮气。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张望清，
申请(专利权)人：深圳泊瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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