[发明专利]一种氢化蓖麻油支化聚氨酯缔合增稠剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氢化蓖麻油支化聚氨酯缔合增稠剂，所述增稠剂具有分子结构简单，氢化蓖麻油支化端基中可通过形成氨酯键引入烷基、芳香官能团，及多官能团物质，增稠效率高、储存稳定性好，所述聚氨酯增稠剂可以增稠水，水性聚氨酯乳液、水性苯丙乳液、水性丙烯酸酯乳液、水性环氧树脂。本发明还公开了所述氢化蓖麻油支化缔合聚氨酯增稠剂的制备方法，以聚乙二醇、二异氰酸酯、氢化蓖麻油、封端剂醇为原料，在催化剂下，反应制备得到所述氢化蓖麻油支化缔合聚氨酯增稠剂。本发明的制备方法具有操作简单，收率高；原料价廉易得；绿色环保，无毒无污染的特点。

技术领域

本发明属于化学及其涂料、胶黏剂技术领域，具体涉及一种氢化蓖麻油支化聚氨酯缔合增稠剂及其制备方法和应用。

背景技术

水性涂料具有无环境污染，无有机溶剂等优点。但水性涂料黏度低(1～10mPa.s)极易流挂，不能直接涂刷。增稠剂可赋予胶粘剂或乳胶漆等稳定的物理化学性能和优异的机械性能(增加储存稳定性、适合刮涂、喷涂及辊涂等施工)。增稠剂被广泛应用于化妆品、食品、医药、乳胶漆、染料、粘合剂、皮革、造纸等领域。

目前常见的增稠剂有四种：

(1)无机类增稠剂，如膨润土类，这类增稠剂价格较低，耐腐蚀性强，缺点是流平性差，相容性差：(2)纤维素类，如羧甲基纤维素，这类增稠剂易被细菌腐蚀降解，耐腐蚀性差；(3)聚丙烯酸酯类，这类增稠剂易受pH值及电解质影响，触变性差，耐水解性差；(4)水性聚氨酯类，具有特殊增稠机理的环保型增稠剂，也称为第三代增稠剂。这类增稠剂以线性为主；不易制备分子量高的聚合物；因此增稠时候用量大，提高成本。

现有的以甘油、季戊四醇、山梨醇为核制备的聚氨酯增稠剂，疏水链短，羟基官能团多，活性大，易交联。

以氢化蓖麻油为核制备聚氨酯增稠剂，具有产物分子量大，核的支链长，不易交联的优点。支化度低，与疏水缔合作用的乳液、固体颗粒和胶束上形成空间立体网状结构，实现对含水体系的增稠。

氢化蓖麻油(hydrogenated castor oil，简称HCO)为蓖麻油的饱和衍生物，氢化蓖麻油的分子式如式(I)和式(II)的混合物：

氢化蓖麻油上羟基(OH官能团官能度＝2.7)，可与NCO反应，所以可在HEUR的设计中引入氢化蓖麻油，制备一种氢化蓖麻油支化聚氨酯缔合增稠剂。含蓖麻油的涂料寿命长，不易黄变，含蓖麻油的涂料饱满性、光泽性好。氢化蓖麻油为天然可再生的植物油，便宜，来源丰富，具有优异的工业应用价值，在涂料、黏合剂、化妆品、润滑剂等领域应用广泛。

HEUR兼具增稠和流平的效果，可有效地调节流体的流变性能并改善上述中的应用缺陷。HEUR增稠剂效率高，较少用量便可显著提高乳液体系在低时的黏度，具有优异的增稠效果。此外HEUR增稠剂也能提升体系高时的黏度，减小了高时比如使用滚涂方式会产生飞溅的可能。通常，HEUR增稠乳液体系的黏度恢复，在消失后会需要一些时间，有利于流平；不像纤维素类增稠剂的增稠特点，黏度瞬间恢复，流平性较差。同时，HEUR增稠剂还可赋予涂料非常好的光泽度，使涂料耐水、耐洗刷，不易霉变，抗微生物侵蚀能力强。

少量HEUR就可以改善乳液的流变性能，文献大多是通过评估黏度(η)对剪切速率的依赖性来研究HEUR增稠乳液的流变学特点；施工过程中黏度对时间的依赖性，即触变性也尤为重要。触变性与涂料被刷涂后黏度恢复速率直接相关，对涂漆过程中常见的一些问题如流平和流挂起决定性作用。HEUR增稠的乳液具有触变性，在高下也能保持高黏度，移除后，黏度恢复需要时间，利于体系流平。

WO 2006/002813描述了用于在含水介质中的各种应用的聚氨酯增稠剂。这些增稠剂由具有两个羟基的亲水性多元醇、一种或多种疏水性化合物如长链醇和双官能异氰酸酯制备；此时使用过量的NCO基团；所用催化剂为1，8-二氮杂双环[5-4-0]十一碳-7-烯(DABCO)。