[发明专利]具有离子化多臂的星型结构聚氨酯增稠剂及其制备方法

说明书

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚氨酯增稠剂，具体涉及一种具有离子化多臂的星型结构聚氨酯增稠剂及其制备方法。制备方法包括以下步骤：原料准备；预聚；线性扩链；半封端；星型扩链；成品化。本发明方法制备的具有离子化多臂的星型结构聚氨酯增稠剂产品可用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等。本发明中，星型结构的聚氨酯增稠剂分子具有离子型枝化臂，其上的阴离子基团使得增稠剂更易于乳化和分散，而阳离子基团则使得增稠剂具有一定的反电解质性能。同时，增稠剂的多枝化结构及其上较长的枝化链节使得其增稠能力更强、缔合结构更完整、用量更省。

技术领域

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚氨酯增稠剂，具体涉及一种具有离子化多臂的星型结构聚氨酯增稠剂及其制备方法。

背景技术

缔合型聚氨酯增稠剂以其流平性好、黏度稳定、综合手感好等优点在水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等领域获得广泛应用。然而，目前公开的聚氨酯增稠剂基本均为非离子型，鲜见离子型尤其是枝化(星型)离子型聚氨酯增稠剂的相关报道。一般来说，非离子增稠剂分子间缔合能力的增强通常伴随着其分子内缔合明显，导致其增稠性、可洗性和增稠速度等明显变差；增稠剂分子结构较为单一，其分子间缔合结构的打破与重建可调性较差；增稠剂的分子结构较小、亲水性较弱，其流变性虽好，但增稠能力较差。基于现有技术的缔合型聚氨酯增稠剂及其相关技术特征主要有：采用含有不同烷基链数的一元醇对聚氨酯预聚体(或经适度扩链的预聚体)进行双封端，以调节增稠剂的增稠能力和流变性；采用不同结构的脂肪族二元醇对聚氨酯预聚体进行扩链并以高级脂肪族一元醇对其进行双封端，以调节增稠剂分子之间的缔合作用；采用小分子三元醇对聚氨酯半封端预聚体进行扩链，制备星型水性聚氨酯缔合型增稠剂等。

目前，缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法包括以下几种：

1、侧长链烷基改性的“梳状”缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、辅助剂、溶剂，其中：聚合单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇2000～8000、甘油单油酸酯、正十六醇；辅助剂为聚合催化剂二月桂酸二丁基锡；溶剂为乙酸乙酯。

如蔡玲、张兵、鲍俊杰等所著“疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备与表征”(《涂料工业》2016年46卷第1期)公开的疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备方法，以甘油单油酸酯为扩链剂、聚乙二醇为亲水链段、异佛尔酮二异氰酸酯为连接点，并通过十六醇封端合成了疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂。

该方法制备出的水性聚氨酯缔合型增稠剂临界胶束浓度较低，用量较省；同时，增稠剂的自增稠效果可方便地通过其分子中亲水链段的长度以及疏水侧链部分的含量来调节。然而，由于增稠剂分子中缺乏强亲水性的可电离基团，导致其乳胶粒可能较大，增稠速度较慢且增稠能力相对较差；同时，由于同样的原因，增稠剂的亲水性需要较长链节的聚乙二醇结构来保障，因此产物的分子量较大，导致反应体系粘度较高，不易控制；当然，由于增稠剂为非离子型，因此在结构上不利于调节增稠剂的耐酸和耐碱性能。

2、端长链烷基改性的线性缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、辅助剂、溶剂，其中：聚合单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇2000、聚乙二醇6000、1,6-己二醇、正辛醇、十六醇；辅助剂为聚合催化剂月桂酸二丁基锡；溶剂为甲苯。

如王君、吕彤、黄丹丹等人所著“聚氨酯缔合型增稠剂的合成及性能研究”(《涂料工业》2015年45卷第1期)公开的端长链烷基改性的线性缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，将异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇反应获得预聚体，用1,6-己二醇扩链，并用长链烷基醇封端，获得了分子末端含有疏水链段的缔合型聚氨酯增稠剂。