[发明专利]一种梳状多支化水性聚氨酯分散体及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种梳状多支化水性聚氨酯分散体及其制备与应用，所述制备方法包括以下步骤，1)采用滴加的方式将三官能团或四官能团的多羟基化合物和与其官能团摩尔数等量的异氰酸酯反应，生成带有多异氰酸酯官能团的产物；2)将多元醇原料逐步滴加到步骤1)所得产物中，所述多元醇与所得产物的摩尔比1:2‑1:1；3)将步骤2)所得产物与带有末端羟基的硅烷链反应，所述硅烷链的摩尔数为产物官能团摩尔数的0.25‑0.5；4)将步骤3)所得产物与带有末端羟基的碳氢链反应，所述碳氢链的摩尔数为产物官能团摩尔数的0.33‑0.5；5)将步骤4)所得产物与异羟酸酯，多元醇，扩链剂进一步反应。得到稳定的梳状多支化水性聚氨酯分散体。

技术领域

本发明属于聚合物合成技术领域，具体涉及一种梳状多支化水性聚氨酯分散体及其制备与应用。

背景技术

现有的梳妆结构的水性聚氨酯合成产品都是采用添加一种带有长支链的二元醇化合物来增加支链结构，添加量有限，而且分布随机。对性能改进虽有影响，但程度有限。如韩曦曦等文章“长梳型水性聚氨酯的合成及其性能研究”，中国皮革，2016,45,6；70-74)(US2017240756A1-COMB POLYURETHANE DISPERSANTS)。也有用PUA方法来制备梳型结构的水性聚合物(WO2012130762A1-AQUEOUS POLYURETHANE ACRYLATE DISPERSIONS WITH ACOMB-LIKE STRUCTURE OF THE POLYMER)，但是制备过程复杂，同时也使用了大量的溶剂，而得到产品的性能并不明确。同样的，专利CN104448209A-一种梳型短支链聚氨酯丙烯酸也描述了一种梳型结构的PUA树脂的合成办法，得到一种支化末端带有双键结构可光引发固化的树脂。该方法得到的支链只是一种短支链，而且支链结构单一，分布随机。该方法只能应用于适合光固化的场合，在应用及性能提升方面均有限。而专利CN102356105A-亲水性梳型聚氨酯则是提供一种带有高分子量聚氧乙烯侧链的水溶性亲水性聚氨酯的合成办法，该制备方法侧链结构单一，并不涉及对侧链极性及分布的控制，且支化点均为三官能团化合物，所形成的产物的支化结构也有明显不同。

水性丙烯酸多元醇与固化剂的相容性差，分子量较大，分散体粘度高，成膜表面光泽较低，性能较差。而聚酯多元醇耐水解性差，严重影响其成膜性能。而水性聚氨酯多元醇分散体各方面性能较为均衡，而且可以通过结构的调整来改变其最终性能，可实现性能的调控，因此被广泛应用于涂料领域。目前的端羟基水性聚氨酯分散体由于大量羟基及亲水基团的存在，耐水性能会大大降低，影响其最终产品的性能。因此可以通过添加支化链来隔离或保护亲水性基团，可以改变产品的耐水性及最终产品的性能。目前的梳状水性聚氨酯的合成技术仅限于在合成过程中添加一种带有长支链的二元醇化合物来增加支链结构，这种方法可以得到梳状结构的聚氨酯，但是梳妆支链的分布随机且不可控，对性能的影响具有随机性且性能改善有限。

目前现有技术的实施方法仅针对一种支链结构来实现，仅能在一种应用场合下满足要求。而且大部分实施方法耗时间长，溶剂使用率高，造成产品生产效率低，且需要抽低沸，排除未反应单体等操作，也大大提高了产品成本。除了支链结构单一，能提供的性能提升有限外，也很少有技术涉及进一步的固化反应，来更加有效的提高产品性能。。通过不同性能乳液的复配，加上后配方助剂的调整，虽然在一定程度上可以实现部分本发明的性能，但效果可能会有折扣。

发明内容

本发明提供了一种带有两种不同极性侧链的水性聚氨酯分散体合成办法。使两种不同极性的侧链相间分布于分子链上。在乳液状态中，亲水性侧链呈舒展状态，而非极性侧链呈蜷曲状态，使整个分子链能稳定存在于乳液中。在成膜过程中，非极性侧链会逐渐伸展于膜表面形成低表面活性的表面层，而极性侧链被包裹在内部。使涂层整体呈现耐水、耐溶剂的性能，同时，具有硅烷所能带来的一系列手感、耐候性能。