[发明专利]一种脂环族磺酸型亲水性扩链剂及其制备方法

说明书

本发明属于扩链剂制备技术领域，特别涉及一种脂环族磺酸型亲水性扩链剂及其制备方法。本发明扩链剂的结构式如下所示：(H₂N‑X‑NH(CH₂)_nSO₃)^‑(NR₃H)⁺其中，X为C5‑C30的含五元或六元脂环结构的亚烷基，n为3或4。本发明还提供一种上述扩链剂的制备方法：含脂环族基团的二胺与1,3‑丙磺酸内酯或1,4‑丁磺酸内酯在溶剂中开环反应得到磺酸产物，再用胺中和成盐。本发明制备方法过程简单，条件温和，反应时间，短得到的扩链剂脂溶性好、亲水能力强，适合于丙酮法、预聚体法等方法合成聚氨酯分散体，其不含金属离子，施工后胺中和剂可挥发，降低膜的亲水性，可用于耐水性要求较高的涂料、胶黏剂等应用领域。

技术领域

本发明属于扩链剂制备技术领域，特别涉及一种脂环族磺酸型亲水性扩链剂及其制备方法。

背景技术

亲水性扩链剂是合成水性聚氨酯(PUD)的关键材料，合成PUD通常用含羟基的羧酸作为亲水单体，如二羟甲基丙酸(DPMA)、二羟甲基丁酸(DMBA)。与羧酸型亲水单体比较，磺酸型结构具有更强的亲水性，PUD合成时，磺酸型亲水性扩链剂的用量要比羧酸型亲水性扩链剂更少，特别适合高固体份含量、更耐水解的PUD的合成。

小分子氨基磺酸盐已经在PUD的合成中得到的广泛应用。例如N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠(AAS-Na)可通过乙二胺和2-氯乙磺酸钠反应的方法合成，US1800232以AAS-Na为扩链剂，通过与DMPA扩链得到的PUD比较，磺酸盐的引入能使PUD预聚体的拉伸强度增加、玻璃化转变温度(Tg)降低以及微相分离程度增加。US20070167565以水合肼和AAS-Na为扩链剂，制得的乳液可以广泛用于织物涂饰整理剂，其胶膜软而不粘手，具有很好的机械性能。但目前商品化的磺酸盐多以水溶液形式供应，具有很强的亲水性和很差的脂溶性，故其在应用上也受到了一定的限制。此外，采用磺酸盐型小分子扩链剂制备PUD时，需要加入大量有机溶剂(如丙酮、N-甲基吡咯烷酮)以降低聚合物体系的黏度，因此，高脂溶性磺酸盐扩链剂的制备技术是PUD合成急待研究的方向。

中国专利申请CN101597369A用二元胺和乙烯基磺酸钠用迈克尔加成的方法合成了磺酸钠盐作为亲水性扩链剂，其中二元胺可选用长链的脂环族特别是脂环族胺，明显改善了磺酸盐的脂溶性，适合于丙酮法、预聚体法等方法合成PUD。但该法反应时间较长(10～20h)，而且只能合成金属盐类型的磺酸亲水扩链剂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种脂环族磺酸型亲水性扩链剂。本发明扩链剂脂溶性较好、亲水能力强，适合于丙酮法、预聚体法等方法合成聚氨酯分散体。以本发明亲水性扩链剂为原材料制备的PUD不含金属离子，施工后胺中和剂可挥发，从而降低了固化膜的亲水性，可用于耐水性要求较高的涂料、胶黏剂等应用领域。

本发明另一目的在于一种提供上述脂环族磺酸型亲水性扩链剂的制备方法。

本发明方法利用含脂环族基团的二胺与1,3-丙磺酸内酯或1,4-丁磺酸内酯在溶剂中开环反应得到磺酸产物，再用胺中和成盐。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种脂环族磺酸型亲水性扩链剂，结构式如下所示：

(H₂N-X-NH(CH₂)_nSO₃)^-(NR₃H)⁺

其中，X为C5-C30的含五元或六元脂环结构的亚烷基，n为3或4。