[发明专利]外层亲水内层疏水的水性聚氨酯材料及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种外层亲水内层疏水的水性聚氨酯的制备方法，其包括如下步骤：向聚合物二元醇和二异氰酸酯中加入催化剂，于搅拌条件和氮气保护下预聚反应；加入扩链剂Ⅰ，并在20～70℃下扩链反应15～120分钟；在强力搅拌下，加水进行乳化或者加水的同时加入扩链剂Ⅱ并滴加中和剂再次扩链反应60～240分钟，得到所述外层亲水内层疏水的水性聚氨酯；所述扩链剂Ⅰ的化学结构式如式Ⅰ所示。本发明还提供了上述方法制备得到的水性聚氨酯及其在制备相应膜材料和涂层材料方面的应用。本发明原料安全无毒、合成方法简单；所得材料具有优异耐水性和表面亲水性，具有外层亲水内层疏水的双层结构，可作为相应用途的生物材料、海洋防污材料等使用。

主权项

1.一种外层亲水内层疏水的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)向聚合物二元醇和二异氰酸酯中加入催化剂，于搅拌条件和氮气保护下预聚反应45～150分钟；其中，聚合物二元醇和二异氰酸酯的摩尔份数分别为0.8～1.2份和3～3.6份，催化剂的添加量为聚合物二元醇和二异氰酸酯总物料重量的1～10‰；(2)向步骤(1)所得物加入扩链剂Ⅰ，并在20～70℃下扩链反应15～120分钟；其中，扩链剂Ⅰ的摩尔份数为0.2～0.5份；(3)在强力搅拌下，向步骤(2)所得物中加水，同时加入扩链剂Ⅱ并滴加中和剂再次扩链反应60～240分钟，得到所述外层亲水内层疏水的水性聚氨酯；所述扩链剂Ⅱ的摩尔份数为1.5～1.8份；所述扩链剂Ⅰ的化学结构式如式<Ⅰ>所示：其中，A为氨基或者羟基；m,n相互独立地为0～10中的任一整数；Y为连接体，为主链原子个数为3～10的烷基链、醚键、酰胺键或酯键；M为纯粹肽段，包括苯丙氨基酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、色氨酸中的一种或多种，氨基酸数目为1～6的整数；R为除氨基或羟基之外的任意一种基团，包括疏水性自组装基团、非自组装疏水性基团、非自组装亲水性基团中的一种；优选的，当M不足以使得自组装现象发生时，R为疏水性自组装基团；更优选的，所述疏水性自组装基团通过π‑π相互作用或者阳离子‑π相互作用发生自组装；所述疏水性自组装基团包括芴甲氧羰基、苄氧羰基、联苯、吲哚、萘、蒽、芘中的任意一种；所述非自组装疏水性基团包括叔丁氧羰基、酯基中的任意一种；所述非自组装亲水性基团包括羧基、酰胺中的一种；所述扩链剂Ⅱ为分子量不大于300的二元胺；所述聚合物二元醇为聚醚二元醇、共聚醚二元醇、聚酯二元醇、共聚酯二元醇、聚硅氧烷二元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少一种与聚乙二醇的混合物，其数均分子量为400～6000。