一種親水擴鏈劑及其制備方法與應用技術

本發明專利技術公開了一種親水擴鏈劑及其制備方法與應用，該制備方法具體步驟如下：在0~50℃，將異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液、二甘醇胺和酸酐丙酮溶液混合，可制得親水擴鏈劑化合物Ⅰ。本發明專利技術的制備方法產率較高、純度較高、成本較低，易于實現工業化。本發明專利技術可用作水性聚氨酯的合成，合成的聚氨酯具有優良的水分散性，具有良好的粘接強度和拉伸強度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及涂料及膠黏劑領域，具體涉及一種親水擴鏈劑及其制備方法與應用。
技術介紹
聚氨酯具有高強度、耐磨耐沖擊和耐油等優點，其應用越來越廣。水性聚氨酯以水為分散介質，具有不污染環境和節省資源的特點，是溶劑型聚氨酯的理想替代者。水性聚氨酯的制備主要有2個步驟:第一步由低聚物二元醇與多異氰酸酯形成聚氨酯預聚物，此預聚物以親水性官能團物質進行親水改性；第二步在一定剪切力作用下，聚氨酯預聚物在水中分散和擴鏈。CN97108796、CN201210150729、CN96193790、CN200510081879 等專利公開親水性官能團化合物如二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、3-雙(羥基乙基）氨基丙烷磺酸鈉、雙(輕基乙基）胺。這些水性聚氨酯的親水性官能團都為鏈狀單親水基團的結構，而本專利技術的親水擴鏈劑可以帶有1-3個親水基團結構。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術提供了一種親水擴鏈劑及其制備方法與應用。該制備方法產率較高、純度較高、成本較低，易于實現工業化。本專利技術可用作水性聚氨酯的合成，合成的聚氨酯具有優良的水分散性，具有良好的粘接強度和拉伸強度。本專利技術的目的通過以下技術方案實現。一種親水擴鏈劑，化學結構式如下：化合物Ⅰ。一種親水擴鏈劑的制備方法，具體步驟如下：1）在0~50℃范圍內將異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液滴入二甘醇胺中混合均勻反應10-30min，得到化合物Ⅱ混合液；其中，異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液中的異氰尿酸三縮水甘油酯與二甘醇胺的摩爾比為1:3~1:10；2）再將化合物Ⅱ混合液滴入酸酐丙酮溶液中，反應10-60min，干燥得到親水擴鏈劑。進一步地，所述異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液的質量濃度為10%-50%。更進一步地，所述異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液的質量濃度為20%。進一步地，所述酸酐丙酮溶液中的酸酐為馬來酸酐、丁二酸酐、戊二酸酐和鄰苯二酸酐中的一種以上。進一步地，所述酸酐丙酮溶液的質量濃度為10%-50%。更進一步地，所述酸酐丙酮溶液的質量濃度為20%。進一步地，所述酸酐丙酮溶液中的酸酐與化合物Ⅱ以摩爾比1:1~3:1反應；化合物Ⅱ的化學結構式如下所示：。化合物Ⅱ進一步地，所述干燥的方法是熱風干燥或用有機溶劑置換化合物Ⅰ中微量的水，得到白色粉末狀化合物Ⅰ。更進一步地，所述有機溶劑為丙酮或甲醇。以上所述的一種親水擴鏈劑在水性聚氨酯的合成中的應用。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點與技術效果：1）本專利技術的制備方法產率較高、純度較高、成本較低，易于實現工業化。2)本專利技術可用作水性聚氨酯的合成，合成的聚氨酯具有優良的水分散性，具有良好的粘接強度和拉伸強度，還具有一定的抗菌性。具體實施方式以下結合實例對本專利技術的具體實施作進一步說明，但本專利技術的實施和保護范圍不限于此實施例1將質量濃度為20％的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克，滴入二甘醇胺中，其中異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比為1:3，0℃下攪拌20分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入9.8克質量濃度為20％的馬來酸酐丙酮溶液中(化合物Ⅱ與馬來酸酐的摩爾比為1:1)，反應20min，丙酮干燥得到親水性擴鏈劑。將本實施例制得的親水性擴鏈劑用于合成水性聚氨酯：將1.9克多異氰酸酯(HDI)和5.7克二元醇(PBA2000)按摩爾比4:1在 80℃下反應3小時；接著加入丁二醇0.2克，再加入上述擴鏈劑混合二羥甲基丙酸(1:1摩爾比)，占預聚物質量的3％，80℃下反應2h；室溫下加入三乙胺中反應30分鐘；攪拌下，加入水分散得到水性聚氨酯。水性聚氨酯的水乳液穩定性優良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產生泛黃的現象。儲存一年后乳液仍舊相當穩定，無分層現象。在其他條件一樣下，用本實施例制備的親水性擴鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2-二羥甲基丙酸作親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強，剝離強度可達8.1N/mm(見表1)。實施例2將質量濃度為20%的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克滴入二甘醇胺中，其中異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比1:5，30℃下攪拌60分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入19.6克質量濃度為50%的馬來酸酐丙酮溶液中（化合物Ⅱ與馬來酸酐的摩爾比為1:2），反應10min，甲醇干燥得到親水性擴鏈劑。本實施例制得的親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩定性優良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產生泛黃的現象。儲存一年后乳液仍舊相當穩定，無分層現象。在其他條件一樣下，用本實施例制備的親水性擴鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2-二羥甲基丙酸作親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強。實施例3將質量濃度為20%的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克滴入二甘醇胺中（異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比1:10），50℃下攪拌20分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入29.4克質量濃度為10%的馬來酸酐丙酮溶液中（化合物Ⅱ與馬來酸酐的摩爾比為1:3），反應30min，甲醇干燥得到親水性擴鏈劑。本實施例制得的親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩定性優良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產生泛黃的現象。儲存一年后乳液仍舊相當穩定，無分層現象。在其他條件一樣下，用本實施例制備的親水性擴鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2-二羥甲基丙酸作親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強。實施例4將質量濃度為30%的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克，滴入二甘醇胺中，其中異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比為1:3，0℃下攪拌30分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入45克質量濃度為20%的鄰苯二甲酸酐丙酮溶液中（化合物Ⅱ與鄰苯二甲酸酐的摩爾比為1:3），反應10min，丙酮干燥得到親水性擴鏈劑。本實施例制得的親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩定性優良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產生泛黃的現象。儲存一年后乳液仍舊相當穩定，無分層現象。在其他條件一樣下，用本實施例制備的親水性擴鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2-二羥甲基丙酸作親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強。實施例5將質量濃度為50%的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克，滴入二甘醇胺中，其中異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比為1:5，30℃下攪拌10分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入33.4克質量濃度為20%的戊二酸酐丙酮溶液中（化合物Ⅱ與戊二酸酐的摩爾比為1:3），反應30min，熱風干燥得到親水性擴鏈劑。本實施例制得的親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩定性優良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產生泛黃的現象。儲存一年后乳液仍舊相當穩定，無分層現象。在其他條件一樣下，用本實施例制備的親水性擴鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2-二羥甲基丙酸作親水擴鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強。實施例6將質量濃度為10%的異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液297.3克，滴入二甘醇胺中，其中異氰尿酸三縮水甘油酯和二甘醇胺的摩爾比為1:4，，30℃下攪拌20分鐘，得到化合物Ⅱ混合液。然后將化合物Ⅱ混合液滴入30克質量濃度為20%的丁二酸酐丙酮溶液中（化合物Ⅱ與丁二酸酐的摩爾比為1:3），反應20min，丙酮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種親水擴鏈劑，其特征在于，化學結構式如下：化合物Ⅰ。

【技術特征摘要】
1.一種親水擴鏈劑，其特征在于，化學結構式如下：化合物Ⅰ。2.制備權利要求1所述的一種親水擴鏈劑的方法，其特征在于，具體步驟如下：1）在0~50℃范圍內將異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液滴入二甘醇胺中混合均勻反應10-60min，得到化合物Ⅱ混合液；其中，異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液中的異氰尿酸三縮水甘油酯與二甘醇胺的摩爾比為1:3~1:10；2）再將化合物Ⅱ混合液滴入酸酐丙酮溶液中，反應10-30min，干燥得到親水擴鏈劑。3.根據權利要求2所述的一種親水擴鏈劑的制備方法，其特征在于，所述異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液的質量濃度為10-50%。4.根據權利要求2所述的一種親水擴鏈劑的制備方法，其特征在于，所述酸酐丙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅穗蓮，張建東，譚傳通，石光，
申請(專利權)人：華南師范大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44