[发明专利]末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用。该制备方法先制备环氧化二苯甲酮：环氧氯丙烷和4‑羟基二苯甲酮混合，并加入和碳酸钾促进剂；反应体系在温度为40‑80度反应5‑12小时；反应完成后对出产物在沉淀剂作用下进行重结晶，得到环氧化二苯甲酮；然后制备末端带有二苯甲酮侧基的长碳链光反应型封端剂，最后制备末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂。本发明增稠剂既具有在水溶液中增稠作用，又具有光引发双键聚合反应的末端带有二苯甲酮侧基，实现了“一种分子”，“两种功能”的完美结合。

技术领域

本发明涉及到一种二苯甲酮功能化的聚氨酯缔合型增稠剂(BP-HEUR)，特别是涉及到一种在紫外光下可以引发丙烯酸酯类双键聚合的聚氨酯缔合型增稠剂；该聚氨酯增稠剂既具有一般聚氨酯增稠剂增稠功效，还具有光引发丙烯酸酯类聚合反应的特征；特别适用于水性UV配方如乳液、涂料、粘合剂、油墨等的工业领域用于调控体系流变性能，同时还可以作为一种水性大分子光引发剂，在紫外光辐射下产生自由基并引发丙烯酸酯类双键聚合，实现一种分子，两种功能。

背景技术

聚氨酯缔合型增稠剂因其制备方法简单，分子结构明确及在水溶液中显著的增稠特性在近三十年来得到了广泛的关注和发展。作为一类重要的流变改性剂，聚氨酯缔合型增稠剂常被用于水性涂料、乳液、粘合剂等工业领域用于调控体系流变性能。例如，通过在乳液中加入少量该类增稠剂可以使得乳液获得较高的静态初始粘度以便于乳液的储存和运输；另外，该类增稠剂的水溶液具有显著的剪切变稀流变特性，这一性质使得被其增稠乳液具有良好的施工性能；同时，该类增稠剂水溶液具有快速的松弛行为，使得乳液在施工后具有较好的流平和粘度恢复特征。

经过近30年的发展，学术界和企业科技人员等已经对聚氨酯缔合型增稠剂的增稠机制、增稠性能的影响因素等等都有了比较深刻的认识，同时也开发出了许多结构新颖、效果显著的聚氨酯基缔合型增稠剂。中国发明专利CN104327239A公开了多臂型聚氨酯增稠剂的制备方法,该技术多臂的特殊结构使分子间具有更多的搭桥机形成缔合网络，因而相比于线性结构具有更好的增稠效果。中国发明专利CN103936960A公开了一种聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用，该技术应用一类特殊的苯甲醇树型子封端的聚氨酯缔合型增稠剂，详细对比研究了封端剂末端碳链的取代度及碳链长度对其增稠性能的影响，研究结果发现，在取代度相同的条件下，碳数越多，增稠效果越好；在相同碳数的情况下，取代度越多可以获得高模量、高粘度、快松弛的效果。然而，目前报道的聚氨酯缔合型增稠剂大多功能比较单一，在水性体系中只能起到流变性能调控的作用。

发明内容

本发明针对目前普通的聚氨酯缔合型增稠剂功能较为单一，提供一种在水溶液中具有增稠作用，又具有光引发双键聚合反应的末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂(BP-HEUR)及其制备方法，实现了“一种分子”，“两种功能”的完美结合。

本发明的另一目的是所述的末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂在UV水性乳液、涂料、油墨和粘合剂中的应用。

本发明末端带有二苯甲酮侧基的光反应型聚氨酯缔合型增稠剂是以长碳链烷基酸改性自制环氧化二苯甲酮得到的醇作为封端剂，与聚乙二醇、二异氰酸酯反应生成聚合物，反应结束后通过用重结晶的办法提纯再干燥得到。本发明首次提出了二苯甲酮侧基作为疏水末端基的一部分，引入到聚氨酯分子结构中，这种新型的聚氨酯缔合型增稠剂不仅具有一般聚氨酯缔合型增稠剂所具备的增稠功效，还可以作为一种二苯甲酮类型的水性大分子光引发剂，在紫外光辐射下可以有效的引发丙烯酸酯类双键的聚合反应。

通过在水性体系中的研究，发现该BP-HEUR在较低浓度范围内，可以显著增加水溶液低剪切粘度，表明其具有普通非反应型HEUR缔合型增稠剂的良好的增稠功效；另外，一定浓度该BP-HEUR水溶液体系在紫外光作用下，可以有效引发丙烯酸酯类双键的聚合反应，体系在短时间内由粘弹性溶液转变为粘弹性凝胶，体系的模量和松弛时间出现了较为明显的提高，这表明合成的BP-HEUR聚合物具有和普通二苯甲酮类光引发剂类似的光引发聚合反应特征。