[发明专利]多臂型聚氨酯增稠剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，特别是涉及一种多臂型聚氨酯增稠剂的制备方法。

背景技术

增稠剂作为一种流变助剂，可以有效地改变涂料体系的流体特性，赋予涂料良好的贮存稳定性和施工性。

聚氨酯增稠剂(HEUR)是增稠剂发展中重要的一种产品，因为其有优秀的流平效果，而成为很多高档建筑用涂料中不可取代的流变助剂。其在溶液中的性质类似于表面活性剂，增稠机理也不同于一般增稠剂。

HEUR在亲水链末端或侧链带有疏水链段。HEUR特殊的性质取决于它“疏水-亲水-疏水”三嵌段式结构。该结构中，疏水链段一般为长链烷基醇，中间的亲水链为分子量较高的聚乙二醇，亲水和疏水链段之间的连接基团由二异氰酸酯提供。

HEUR在涂料中的增稠机理可以分为两个方面。一方面，亲水链段与水分子以氢键缔合，进而使更多的水分子加入到网状结构中来，降低了水分子的流动性，因而使体系粘度大大提高。另一方面，分子链末端的疏水段形成胶束，吸附在乳液粒子上产生缔合，不同增稠剂分子之间也能产生缔合，增稠剂分子之间以及增稠剂分子与乳液颗粒之间形成桥连，并且相互缠绕，从而形成完整的三维网状结构。其中第二方面是主要的。

目前已经开发出不同结构的聚氨酯增稠剂。专利CN101096475A公开了一种聚氨酯增稠剂的制备方法，但该方法中使用了有毒的壬基酚类原料。专利CN1840587A公开了一种水性聚氨酯的制备方法，但是其催化剂用量太高，致使反应发生的时间很短，不易控制。

以上增稠剂均为线性结构。现有研究表明，末端疏水链段对增稠效果发挥着至关重要的作用。尽可能地引入更多的疏水链段，可以提高增稠效率。

CN101633718A公开了一种梳状聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用。该专利中合成了含疏水长链的扩链剂，通过向增稠剂分子中引入扩链剂来增加疏水链段，增稠效果有所提高。然而该扩链剂的合成过程较为复杂。CN102898612A公开了含疏水侧基的线型水性聚氨酯增稠剂的制备方法。该方法中的扩链剂原料可以直接购买，但是价格昂贵，不利于大规模生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多臂型聚氨酯增稠剂的制备方法，该方法选用的扩链剂价格便宜，制得产品分子具有两个以上疏水基团，增稠效果佳，成本低廉，利于工业化生产。

为此，本发明的技术方案如下：

一种多臂型聚氨酯增稠剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚乙二醇进行脱水处理；

2)将物质的量为所述聚乙二醇1.5～3倍的二异氰酸酯用有机溶剂稀释至浓度为30～40wt％，在40～60℃、搅拌条件下缓慢加入经步骤1)处理后的聚乙二醇中得到反应原液；

3)向所述反应原液中加入催化剂，所述催化剂的用量为所述二异氰酸酯的0.02～0.05wt％，在惰性气体的保护下，于60～90℃反应60～240min；然后加入扩链剂，在40～60℃条件下反应15～60min；其次加入连接剂，在60～90℃条件下反应120～210min；最后加入封端剂，在70～100℃条件下反应120～240min得到初产物；

其中，以聚乙二醇的物质的量为基准，所述扩链剂的用量为聚乙二醇的1～3倍；所述连接剂的用量为聚乙二醇的3～4倍；所述封端剂的用量为聚乙二醇的3～4倍；

4)待所述初产物冷却后加入沉淀剂进行沉淀，然后经过滤、干燥得到所述多臂型聚氨酯增稠剂；其中，所述沉淀剂与初产物的体积比为2～4：1。

所述聚乙二醇的分子量为4000～10000。

步骤2)所述有机溶剂为甲苯、丙酮、丁酮和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。

所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的任意一种。

所述惰性气体为氮气或氩气。

所述扩链剂为二乙醇胺或三羟甲基氨基甲烷。

所述连接剂为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。

所述封端剂为十六醇、十二醇、正辛醇、异辛醇和环己醇中的任意一种。

所述沉淀剂为石油醚。

步骤1)聚乙二醇的脱水方法为：将聚乙二醇置于带有电动搅拌器和温度计的烧瓶中，利用油浴加热至聚乙二醇全部熔化，低速搅拌，升温至110～115℃，打开真空泵脱水3h，真空度为0.095MPa。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：