[发明专利]一种水性聚氨酯亲水扩链剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及扩链剂技术领域，特别涉及一种水性聚氨酯亲水扩链剂及其制备方法。

背景技术

亲水扩链剂是制备水性聚氨酯的一种关键原料，它是水性聚氨酯区别于溶剂型聚氨酯的最本质特征之一。水性聚氨酯正是通过在聚氨酯的主链上引入亲水基团，进而才实现了在水中的稳定分散。

亲水扩链剂可以分为阳离子型、阴离子型和非离子型3类。阴离子型亲水基团有羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐和膦酸盐基团。对于羧酸型和磺酸型的亲水扩链剂的应用研究比较多，如常见的羧酸型阴离子亲水扩链剂有二羟基甲基丙酸和二羟甲基丁酸，常用的磺酸型阴离子亲水扩链剂有乙二胺基乙磺酸钠、1,2-丙二醇-3-磺酸钠和1,4-丁二醇-2-磺酸钠。亲水扩链剂的结构一般含有可与异氰酸酯反应的羟基以及某种类型的亲水基团。

目前对于单亲水基团的水性扩链剂的应用研究较多，对于双亲水基团的扩链剂的研究较少。现有技术中还没有存在同时具有羧酸基团和磷酸基团的水性聚氨酯亲水扩链剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有端位羟基，且同时具有羧酸基团和磷酸基团双亲水基团的水性聚氨酯亲水扩链剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水性聚氨酯亲水扩链剂，所述水性聚氨酯亲水扩链剂的结构式为：

其中，R₁、R₂为烃基。

本发明的水性聚氨酯亲水扩链剂的有益效果在于：本发明的水性聚氨酯亲水扩链剂含有可与异氰酸酯反应的端位羟基，同时具有羧酸基团和磷酸基团的双亲水基团，可以改善羧酸型亲水扩链剂亲水性不够的问题，用所述亲水扩链剂制备的水性聚氨酯的水分散性及自乳化性能更好，较少的用量就可使制备的水性聚氨酯乳液稳定，不仅具有羧酸型的水性聚氨酯的优点，同时磷酸基团的引入可使制备的水性聚氨酯具有优异附着力和阻燃性。

本发明还公开一种水性聚氨酯亲水扩链剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将仲胺与二氢吡喃、硫酸二(三甲基硅烷)酯混合，加入过量的二氯甲烷，于-5℃～0℃下反应15～20min，制得仲胺二(四氢吡喃醚)溶液，所述二氢吡喃与仲胺的摩尔比为(2～4)：1，所述硫酸二(三甲基硅烷)酯的加入量为二氢吡喃质量的0.1％～0.5％，所述仲胺具有两个端位羟基；

(2)将三光气与过量的二氯甲烷混合，冷却至-15℃～-10℃后，滴加1～5g三乙胺，搅拌均匀，然后滴入步骤(1)中所述仲胺二(四氢吡喃醚)溶液，升高温度至25℃～30℃，反应2～4h，制得N位酰氯化的叔胺二(四氢吡喃醚)溶液，所述仲胺与三光气的摩尔比为3：(1～2)；

(3)将草甘膦溶于10％-40％质量浓度的NaOH溶液或10％～40％质量浓度的三乙胺溶液中，搅拌均匀后，在恒压条件下，于25℃～30℃下，匀速滴加步骤(2)中所述N位酰氯化的叔胺二(四氢吡喃醚)溶液，滴加时间为2～2.5h，继续搅拌反应4～5h，所述草甘膦与仲胺的摩尔比为(1～1.2)：1；

(4)于步骤(3)制得的溶液中加入1～1.5g锡-磷酸盐，30～35℃条件下反应2～2.5h，制得水性聚氨酯亲水扩链剂。

本发明的水性聚氨酯亲水扩链剂的制备方法的有益效果在于：

(1)将具有两个端位羟基的仲胺先与二氢吡喃反应，使得端位羟基被保护起来，避免仲胺在进行酰氯化的过程中，因端位羟基引起的副反应，产生多组分混合物的酰氯化产物，从而导致的分离困难的问题；

(2)选用草甘膦为原料，具有成本低的优点，选用的原料无毒性，对人的伤害低，同时反应条件温和，基本上都在室温环境即可完成，具有环保的优点；

(3)合成过程中产生的中间产物不需要纯化即可进行下一步的反应，整个工艺流程简单，易推广；

(4)制备出的水性聚氨酯亲水扩链剂含有可与异氰酸酯反应的端位羟基，同时具有羧酸基团和磷酸基团的双亲水基团，可以改善羧酸型亲水扩链剂亲水性不够的问题，用所述亲水扩链剂制备的水性聚氨酯的水分散性及自乳化性能更好，较少的用量就可使制备的水性聚氨酯乳液稳定，不仅具有羧酸型的水性聚氨酯的优点，同时磷酸基团的引入可使制备的水性聚氨酯具有优异附着力和阻燃性。

附图说明

图1为本发明实施例一的水性聚氨酯亲水扩链剂的制备方法的反应路线图；

图2为本发明实施例一的水性聚氨酯亲水扩链剂的制备方法的反应路线图。

具体实施方式