[发明专利]一种具有温敏特性的生物基聚碳化二亚胺交联剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有温敏特性的生物基聚碳化二亚胺及其制备方法，首先，脂肪族二异氰酸酯和有机磷催化剂反应得到聚碳化二亚胺预聚体；然后，加入亲水封端剂和生物基高级脂肪醇得到生物基聚碳化二亚胺；最后，将生物基聚碳化二亚胺分散于去离子水中，得到生物基聚碳化二亚胺交联剂。本发明制备的生物基聚碳化二亚胺交联剂是一种具有温敏特性的智能材料，利用特点温度作为开关，进而控制碳化二亚胺官能团的反应活性。该交联剂与含羧基水性树脂并存后，具有长达一年以上的适用期，可用于制备单组份水性涂料。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种具有温敏特性的生物基聚碳化二亚胺及其制备方法。

背景技术

具有温敏特性的聚合物材料是一类新型的温度敏感智能材料，近年来，该类型材料引起广泛的研究。利用特定温度作为“开关”，聚合物的特定性能（如机械性能、粘结性能、表面能以及化学反应活性等）会发生可逆的突变。因此，该类型聚合物在农业、包装、医药、化工等领域具有广阔的应用前景。

近年来，随着国家大力大幅削减传统的溶剂型涂料，水性涂料因其环保无毒获得了广泛的应用。然而，由于水分散高分子具有亲水性、低分子量等特点，为获得优异的耐溶剂、耐热、耐水解等性能，通常采用外加交联剂的办法。

目前，广泛使用的交联剂主要有三聚氰胺交联剂、氮丙啶交联剂、聚异氰酸酯交联剂、聚碳化二亚胺交联剂等，但是这些交联剂加入乳液后，适用期仅有4~8小时，给生产和储存带来极大的不便利。因此，亟待开发一种用于单组份体系的具有超长适用期的交联剂体系。

发明内容

本发明的目的是要提供一种具有温敏特性的生物基聚碳化二亚胺交联剂及其制备方法，是利用温度影响生物基烷基长链的结晶性，进而有效延长碳化二亚胺官能团的反应活性。

为了达到上述目的，本发明提供的一种具有温敏特性的生物基聚碳化二亚胺交联剂及其制备方法，依次包括以下步骤，以下份数均为质量份：

步骤一：加入30~50份脂肪族二异氰酸酯和0.1~0.3份有机磷催化剂，氮气氛围保护下，180~250℃反应2~10小时，得到聚合度为2~10的聚碳化二亚胺预聚体；

步骤二：在步骤一中制得的聚碳化二亚胺预聚体中加入3~5份亲水封端剂和2~4份生物基高级脂肪醇，100~120℃下反应1~2小时得到生物基聚碳化二亚胺；

步骤三：加入50~70份pH为9~13的去离子水，用三乙胺调节pH至碱性，在30~60℃下将步骤二制备的生物基聚碳化二亚胺分散于去离子水中，搅拌0.5~1小时后得到透明分散液，即生物基聚碳化二亚胺交联剂。

上述步骤一中，所述脂肪族二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、2-甲基戊烷二异氰酸酯或2,4-二甲基辛烷-1,8-二异氰酸酯。

上述步骤一中，所述有机磷催化剂为1-乙基-3-甲基-3-磷杂环戊烯-1-氧化物、3-甲基-1-苯基-2-环丁磷烯-1-氧化物、1-苯基-3-甲基膦杂环戊烯、1-甲基-1-氧-2-膦杂环戊烯、磷酸三乙酯。

上述步骤二中，所述亲水封端剂为聚乙二醇单甲醚、聚丙二醇单甲醚、羟甲基磺酸钠、羟乙基磺酸钠、2-[(2-氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐的一种。

上述步骤二中，所述生物基高级脂肪醇为油醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、硬脂醇、鲸蜡硬脂醇、山嵛醇、异硬脂醇、椰油醇、木焦醇、二十六烷醇、普利醇、三十烷醇的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明制备的生物基聚碳化二亚胺交联剂是一种具有温敏特性的智能材料，利用特点温度作为开关，进而控制碳化二亚胺官能团的反应活性。该交联剂与含羧基水性树脂并存后，具有长达一年以上的适用期，可用于制备单组份水性涂料。