[发明专利]流变改性剂

说明书

技术背景

本发明涉及疏水改性的氨基甲酸酯聚合物，其可用作水性涂料制剂中的流变改性剂。

流变改性剂用于在水性涂料制剂中控制宽剪切速率范围内的粘度。它们可以是缔合性(它们与分散相缔合)或非缔合性的(它们稠化水相)。缔合性增稠剂可衍生自天然产品，如疏水改性的纤维素醚，或者由合成聚合物，如疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯(HEUR)聚合物制备。关于HEUR聚合物及其制备的典型描述可参见US2009/0318595A1，其描述了通过使聚乙二醇、疏水性醇、二异氰酸酯和三异氰酸酯在单釜式反应中一起反应来形成线型和支化HEUR聚合物的组合。

U.S.4,155,892(Emmons等)描述了在不同的实施例中制备线性和支化HEUR聚合物。

流变改性剂通常分为低剪切速率粘度增强剂(司氏粘度增强剂(Stormer viscosity builders)，也称为KU粘度增强剂)或高剪切速率粘度增强剂(ICI增强剂)。希望在不伴随KU粘度提高的情况下，提高ICI粘度和ICI粘度增强流变改性剂的效率，这是因为KU粘度的提高限制了制剂人员向制剂中添加增强KU的流变改性剂的能力。

市售可得的HEUR聚合物ACRYSOL^TM5000和ACRYSOL^TM6000流变改性剂(陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)或其附属公司的商标)在丙烯酸类半光泽白漆中的ICI粘度分别为1.75和2.40，KU粘度分别为79.3和109.7。与这些已知的流变改性剂相比，得到具有提高的ICI/KU粘度比的疏水改性的氨基甲酸酯聚合物制剂是有益的。

发明内容

本发明通过提供包括如下步骤的方法解决了现有技术中的需求：使多异氰酸酯支化剂的无溶剂熔体、M_w为2000至11000道尔顿的水溶性聚亚烷基二醇以及二异氰酸酯在足以形成疏水改性环氧烷氨基甲酸酯聚合物的条件下与促进聚合的催化剂接触，前提是：1)在所述无溶剂熔体接触所述催化剂之前，所述熔体还包含疏水封端剂；或者2)在所述熔体与所述催化剂接触之后，将疏水封端剂加入所述熔体；其中，二醇与多异氰酸酯支化剂的摩尔当量比为4至20；且总异氰酸酯基团与二醇羟基基团的摩尔当量比为1.1至1.6。

通过本发明的方法制备的疏水改性的环氧烷氨基甲酸酯聚合物可用作涂料制剂的无溶剂增稠剂。

发明详述

本发明是一种包括以下步骤的方法：使多异氰酸酯支化剂的无溶剂熔体、M_w为2000至11000道尔顿的水溶性聚亚烷基二醇以及二异氰酸酯与促进聚合的催化剂在足以形成疏水改性环氧烷氨基甲酸酯聚合物的条件下接触，前提是：1)在所述无溶剂熔体接触所述催化剂之前，所述熔体还包含疏水封端剂；或者2)在所述熔体与所述催化剂接触之后将疏水封端剂加入所述熔体；其中，二醇与多异氰酸酯支化剂的摩尔当量比为4至20；且总异氰酸酯基团与二醇羟基基团的摩尔当量比为1.1至1.6。

文中所用术语“多异氰酸酯支化剂”是含至少三个异氰酸酯基团的化合物。优选的一类多异氰酸酯支化剂的例子包括异氰脲酸酯三聚体和缩二脲三聚体，其特征示于下式：

其中，R是C₄-C₃₀-亚烷基，更具体地是C₄-C₂₀-亚烷基。本文所用术语“亚烷基”指的是直链、支链或脂环族的二价饱和或部分饱和的烃基或它们的组合。合适的异氰脲酸酯三聚体的特殊例子(优选的)包括HDI异氰脲酸酯(HDI三聚体)和IPDI异氰脲酸酯(IPDI三聚体)。这些氰脲酸酯化合物的结构如下：

本领域普通技术人员认识到异氰脲酸酯三聚体通常包括赋予化合物更高级异氰酸酯官能度的低水平低聚物(五聚体、七聚体等)。因此，术语“异氰酸酯三聚体”可包含三聚体本身或三聚体和其它低聚体的混合物。实际上，由于存在少量高级低聚物，市售可得的HDI三聚体Desmodur N3600多异氰酸酯三聚体的标示当量重量（183g/mol）高于纯三聚体的当量重量（164g/mol）。

异氰酸酯支化剂也可为二异氰酸酯（优选为脂族二异氰酸酯）与多元醇支化剂的反应产物。文中所用的术语“多元醇支化剂”指的是含至少三个羟基基团的化合物。合适的多元醇支化剂的例子包括：三羟甲基丙烷、季戊四醇、丙三醇、赤藓糖醇、山梨糖醇和甘露醇，以及这些化合物的乙氧基化物。