[发明专利]一种磺酸/羧酸型亲水扩链剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯亲水扩链剂及其制备方法，特别是一种含有磺酸/羧酸基亲水扩链剂及其制备方法。

背景技术

水性扩链剂是合成水性聚氨酯树脂的重要原料之一，它能够将亲水性的基团引入到聚氨酯树脂分子链上，从而使水性聚氨酯具有一定的亲水性和自乳化性。目前，水性聚氨酯树脂可引入的亲水性基团主要有，阴离子型的羧酸基、磺酸基，阳离子型的叔氨基，和非离子型的乙氧基。目前，应用最为广泛的是以阴离子型(羧酸基或磺酸基)亲水基团的水性聚氨酯树脂，已作为水性涂料、粘合剂、纺织涂层、皮革涂饰等应用于加工领域。然而，不同的亲水性基团对水性聚氨酯树脂的结构性能产生巨大的影响。以羧酸型的亲水扩链剂合成的水性聚氨酯树脂固含量低、成膜柔软，适合作为纺织涂层、皮革涂饰剂使用；以磺酸型的亲水扩链剂树脂由于亲水基团亲水性强、所以合成的水性聚氨酯树脂结晶度高、固含量相对也比较高，适合作为粘合剂等使用。两种类型的水性聚氨酯各自特点比较突出，适用范围比较专一，因此，也造成了一定的应用局限性，不能适应多种领域的加工使用。

发明内容

本发明针对目前水性聚氨酯亲水扩链剂种类少、性能单一这一问题，提供了一种磺酸/羧酸型亲水扩链剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明磺酸/羧酸型亲水扩链剂分子结构如下：

式中R₁为烃基，R₂为Na或者H。

本发明的制备方法，包括以下步骤：

1)酰胺化反应：

按质量份数取99份的顺丁烯二酸酐溶解在45～190份的溶剂中配成溶剂A，按质量份数取107份的二乙醇胺或134份二异丙醇胺溶解在40～180份的溶剂中制成溶液B，将溶液A加入到反应器中，在氮气保护环境下将反应温度控制在40～100℃下，缓慢的将溶液B加入到反应器内，在搅拌下充分反应后减压蒸馏去除溶剂，得到白色粉末，再用乙醇进行重结晶，然后将结晶物过滤并干燥得到白色粉末，该白色粉末即为磺酸/羧酸型亲水扩链剂的反应的酰胺化中间体；

2)磺化反应：取100份白色粉末状的酰胺化的反应中间体、45份的亚硫酸氢钠或62份的亚硫酸钠溶解于水中，加入到反应器中，充分搅拌，氮气保护下升温进行磺化反应，温度控制在80～100℃，待充分反应后降温，溶液过滤干燥后得到白色粉末即为磺酸/羧酸型亲水扩链剂。

所述的溶剂可以是水、丙酮、丁酮、氯仿或二甲基甲酰胺中的一种。

所述的酰胺化反应中在溶液A中还加入有质量份数为0.5份的催化剂N，N-二甲基吡啶。

本发明与现有技术相比具有的创新性和技术优势：

1)本发明所公开的这种亲水扩链剂，它不同于现有的磺酸型或羧酸型亲水扩链剂，其分子链上既含有磺酸基也含有羧酸基团；

2)本发明所公开的这种亲水扩链剂的制备方法，具有原料易得、价格便宜的优点；

3)本发明所公开的这种亲水扩链剂的制备方法，具有工艺路线简单，收率高的优点；

4)采用本发明所公开的这种亲水扩链剂合成的水性聚氨酯材料，兼具有磺酸型和羧酸型水性聚氨酯的共性的优点。

附图说明

图1是本发明酰胺化反应的反应式；

图2是本发明磺化反应的反应式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

1)酰胺化反应：

参见图1，按质量份数取99份的顺丁烯二酸酐溶解在45份的丙酮中配成溶剂A，按质量份数取107份的二乙醇胺溶解在40份的丙酮中制成溶液B，将溶液A加入到带有氮气保护、回流冷凝管、搅拌器、滴液漏斗的反应器中，并向反应器中添加0.5份的催化剂N，N-二甲基吡啶，将反应温度控制在50℃下，缓慢的将溶液B加入到反应器内，在搅拌下充分反应后减压蒸馏去除溶剂，得到白色粉末，再用乙醇进行重结晶，然后将结晶物过滤并干燥得到白色粉末，该白色粉末即为磺酸/羧酸型亲水扩链剂的反应的酰胺化中间体；

2)磺化反应：

参见图2，取100份白色粉末状的酰胺化的反应中间体和62份的磺化剂亚硫酸钠溶解于水中，加入到反应器中，充分搅拌，在氮气保护条件下升温至95℃充分反应后降温，溶液过滤干燥后得到白色粉末即为磺酸/羧酸型亲水扩链剂。

按本发明的制备方法制成的磺酸/羧酸型亲水扩链剂分子结构如下：

式中R₁为烃基，R₂为Na或者H。

实施例2：