一種親水?dāng)U鏈劑及其制備方法與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種親水?dāng)U鏈劑及其制備方法與應(yīng)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?dāng)U鏈劑化合物Ⅰ。本發(fā)明的制備方法產(chǎn)率較高、純度較高、成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明可用作水性聚氨酯的合成，合成的聚氨酯具有優(yōu)良的水分散性，具有良好的粘接強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。
【專利說明】
一種親水?dāng)U鏈劑及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及涂料及膠黏劑領(lǐng)域，具體涉及一種親水?dāng)U鏈劑及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯具有高強(qiáng)度、耐磨耐沖擊和耐油等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣。水性聚氨酯以水 為分散介質(zhì)，具有不污染環(huán)境和節(jié)省資源的特點(diǎn)，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(gè)步驟:第一步由低聚物二元醇與多異氰酸酯形成聚氨酯預(yù)聚物，此預(yù)聚 物以親水性官能團(tuán)物質(zhì)進(jìn)行親水改性;第二步在一定剪切力作用下，聚氨酯預(yù)聚物在水中 分散和擴(kuò)鏈。0戀7108796、0呢01210150729、0戀6193790、0吧00510081879等專利公開親水 性官能團(tuán)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(tuán)都為鏈狀單親水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明的親水 擴(kuò)鏈劑可以帶有1-3個(gè)親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種親水?dāng)U鏈劑及其制備方法與應(yīng)用。 該制備方法產(chǎn)率較高、純度較高、成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明可用作水性聚氨酯的 合成，合成的聚氨酯具有優(yōu)良的水分散性，具有良好的粘接強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0005] -種親水?dāng)U鏈劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
化合物I。
[0006] -種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，具體步驟如下： 1)在0~50°C范圍內(nèi)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(yīng) 10-30min，得到化合物Π 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Π 混合液滴入酸酐丙酮溶液中，反應(yīng)10-60min，干燥得到親水?dāng)U鏈劑。
[0007] 進(jìn)一步地，所述異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液的質(zhì)量濃度為10%-50%。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述異氰尿酸三縮水甘油酯丙酮溶液的質(zhì)量濃度為20%。
[0009] 進(jìn)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。
[0010] 進(jìn)一步地，所述酸酐丙酮溶液的質(zhì)量濃度為10%-50%。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述酸酐丙酮溶液的質(zhì)量濃度為20%。
[0012] 進(jìn)一步地，所述酸酐丙酮溶液中的酸酐與化合物Π 以摩爾比1:1~3:1反應(yīng);化合物 Π 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：
[0013] 化合物Π 進(jìn)一步地，所述干燥的方法是熱風(fēng)干燥或用有機(jī)溶劑置換化合物I中微量的水，得到白 色粉末狀化合物I。
[0014]更進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為丙酮或甲醇。
[0015] 以上所述的一種親水?dāng)U鏈劑在水性聚氨酯的合成中的應(yīng)用。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果： 1)本發(fā)明的制備方法產(chǎn)率較高、純度較高、成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
[0017] 2)本發(fā)明可用作水性聚氨酯的合成，合成的聚氨酯具有優(yōu)良的水分散性，具有良 好的粘接強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，還具有一定的抗菌性。
[0018]
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)范圍不 限于此 實(shí)施例1 將質(zhì)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°C下攪拌20分鐘，得到化合物Π 混合 液。然后將化合物Π 混合液滴入9.8克質(zhì)量濃度為20%的馬來酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與 馬來酸酐的摩爾比為1:1)，反應(yīng)20min，丙酮干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。將本實(shí)施例制得的親 水性擴(kuò)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°C下反應(yīng)3小時(shí);接著加入丁二醇0.2克，再加入上述擴(kuò)鏈劑混合二羥甲基丙 酸（1:1摩爾比），占預(yù)聚物質(zhì)量的3%，80°C下反應(yīng)2h;室溫下加入三乙胺中反應(yīng)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(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且 跟DMPA混合用不會產(chǎn)生泛黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條 件一樣下，用本實(shí)施例制備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親 水?dāng)U鏈劑合成的水性聚氨酯的抗菌性強(qiáng)，剝離強(qiáng)度可達(dá)8. lN/mm(見表1)。
[0020] 實(shí)施例2 將質(zhì)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°C下攪拌60分鐘，得到化合物Π 混合液。 然后將化合物Π 混合液滴入19.6克質(zhì)量濃度為50%的馬來酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與馬 來酸酐的摩爾比為1:2)，反應(yīng)lOmin，甲醇干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。本實(shí)施例制得的親水?dāng)U 鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產(chǎn)生 泛黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條件一樣下，用本實(shí)施例 制備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親水?dāng)U鏈劑合成的水性 聚氨酯的抗菌性強(qiáng)。
[0021] 實(shí)施例3 將質(zhì)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°C下攪拌20分鐘，得到化合物Π 混合液。然 后將化合物Π 混合液滴入29.4克質(zhì)量濃度為10%的馬來酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與馬來 酸酐的摩爾比為1:3)，反應(yīng)30min，甲醇干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。本實(shí)施例制得的親水?dāng)U鏈 劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產(chǎn)生泛 黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條件一樣下，用本實(shí)施例制 備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親水?dāng)U鏈劑合成的水性聚 氨酯的抗菌性強(qiáng)。
[0022] 實(shí)施例4 將質(zhì)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°C下攪拌30分鐘，得到化合物Π 混合 液。然后將化合物Π 混合液滴入45克質(zhì)量濃度為20%的鄰苯二甲酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與鄰苯二甲酸酐的摩爾比為1:3)，反應(yīng)lOmin，丙酮干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。本實(shí)施例制得 的親水?dāng)U鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用 不會產(chǎn)生泛黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條件一樣下，用 本實(shí)施例制備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親水?dāng)U鏈劑合 成的水性聚氨酯的抗菌性強(qiáng)。
[0023] 實(shí)施例5 將質(zhì)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°C下攪拌10分鐘，得到化合物Π 混合 液。然后將化合物Π 混合液滴入33.4克質(zhì)量濃度為20%的戊二酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與 戊二酸酐的摩爾比為1:3 )，反應(yīng)30min，熱風(fēng)干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。本實(shí)施例制得的親水 擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產(chǎn) 生泛黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條件一樣下，用本實(shí)施 例制備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親水?dāng)U鏈劑合成的水 性聚氨酯的抗菌性強(qiáng)。
[0024] 實(shí)施例6 將質(zhì)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°C下攪拌20分鐘，得到化合物Π 混 合液。然后將化合物Π 混合液滴入30克質(zhì)量濃度為20%的丁二酸酐丙酮溶液中（化合物Π 與 丁二酸酐的摩爾比為1:3)，反應(yīng)20min，丙酮干燥得到親水性擴(kuò)鏈劑。本實(shí)施例制得的親水 擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯的水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產(chǎn) 生泛黃的現(xiàn)象。儲存一年后乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，無分層現(xiàn)象。在其他條件一樣下，用本實(shí)施 例制備的親水性擴(kuò)鏈劑合成的水性聚氨酯比用2,2_二羥甲基丙酸作親水?dāng)U鏈劑合成的水 性聚氨酯的抗菌性強(qiáng)。
[0025] 表1為用實(shí)施例1-6制得的親水性擴(kuò)鏈劑與對比樣用2,2-二羥甲基丙酸作親水?dāng)U 鏈劑合成的水性聚氨酯的性能參數(shù)。
[0026] 表 1
以上說明，用本發(fā)明的親水?dāng)U鏈劑合成的聚氨酯具有良好的粘接強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，而 且水乳液穩(wěn)定性優(yōu)良，具有高親水性，而且跟DMPA混合用不會產(chǎn)生泛黃的現(xiàn)象。其后兩個(gè)月 內(nèi)TGIC乳液仍舊相當(dāng)穩(wěn)定，并具有一定的抗菌性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種親水?dāng)U鏈劑，其特征在于，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：化合物I。2. 制備權(quán)利要求1所述的一種親水?dāng)U鏈劑的方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 在0~50°C范圍內(nèi)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(yīng) 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(yīng)10-30min，干燥得到親水?dāng)U鏈劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水?dāng)U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(zhì)量濃度為10-50%。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，其特征在于，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。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，其特征在于，所述酸酐丙酮溶液 的質(zhì)量濃度為10-50%。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，其特征在于，所述酸酐丙酮溶液 中的酸酐與化合物n以摩爾比1:1~3:1反應(yīng);化合物n的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，其特征在于，所述干燥的方法是 熱風(fēng)干燥或用有機(jī)溶劑置換化合物I中的水，得到白色粉末狀化合物I。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種親水?dāng)U鏈劑的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為丙 酮或甲醇。9. 權(quán)利要求1所述的一種親水?dāng)U鏈劑在合成水性聚氨酯中的應(yīng)用。
【文檔編號】C07D251/30GK106046288SQ201610198931
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月1日 公開號201610198931.6, CN 106046288 A, CN 106046288A, CN 201610198931, CN-A-106046288, CN106046288 A, CN106046288A, CN201610198931, CN201610198931.6
【發(fā)明人】羅穗蓮, 張建東, 譚傳通, 石光
【申請人】華南師范大學(xué)