[发明专利]聚醚二元醇及其在水性互穿网络聚合物乳液中的应用

说明书

本发明提供一种聚醚二元醇及其在水性互穿网络聚合物乳液中的应用，本发明的聚醚二元醇的制备方法包括如下步骤：1)三羟甲基丙烷和如下式(II)的化合物发生缩醛(酮)反应，制得聚醚二元醇起始剂；2)步骤1)制得的聚醚二元醇起始剂在碱性催化剂存在下，与环氧乙烷聚合制得聚醚单醇；3)向反应体系中加入环氧异丁烷进行熟化，获得叔醇封端聚醚；4)步骤3)制得的叔醇封端聚醚在脱水催化剂作用下进行分子内脱水，制得双键封端聚醚；5)步骤4)所制得的双键封端聚醚在酸性催化剂作用下反应制得聚醚二元醇。该聚醚二元醇的制备具有原料价廉易得，制备方法简单，所需反应条件温和等特点，同时还具有较高的产率。

技术领域

本发明属于水性互穿网络聚合物的技术领域，具体涉及一种特别适用于制备水性互穿网络聚合物乳液的聚醚二元醇及其制备和应用。

背景技术

互穿网络聚合物(Interpenetrat ing Polymer Networks，IPN)，是一类多相多组分高分子材料，由两种或两种以上分别形成的聚合物网络通过大分子链之间的永久缠结(或互穿)形成的独特聚合物合金，其聚合物网络之间交联，或既聚合又交联。按照聚合物网络形成的先后顺序，可将IPN分为两类：同时互穿网络聚合物(SIN)和分步互穿网络聚合物。两种聚合物网络同时产生则为同时互穿网络聚合物；而一种单体在另一种聚合物中聚合，所形成的聚合物则为分步互穿网络聚合物。按照聚合物的交联与否可将IPN分为全IPN和半IPN两种，聚合物均为交联的，称为全IPN；两种聚合物中一个组分是交联的，另一组分是线性的，称为半IPN。聚合物的互穿网络结构使其具有多种独特性能，如机械强度较高且柔韧性好。

众所周知，环境友好材料是近年来世人所瞩目的新领域，由于其在生产和使用过程中能明显减少环境污染及对生产者健康的危害，因而发展十分迅速。近年来，由于安全、卫生和环境保护的要求，世界范围内，涂料和胶粘剂工业逐步从溶剂型向水分散型转变。聚丙烯酸酯(PA)乳液和聚氨酯(PU)乳液同溶剂型产品相比，具有价廉、安全、不燃、无毒、不污染环境等优点。水性PU还以其优良的性能在涂料、粘合剂、织物整理剂、尤其是在生物医学领域具有极其重大的潜在应用前景，目前已经成为聚氨酯化学发展最活跃和最有发展前途的分支之一。

水性聚氨酯(WPU)具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，但其耐高温性能不佳、耐水性差。丙烯酸酯乳液(PA)具有较好的耐水性、耐候性，但硬度大、不耐溶剂。用丙烯酸树脂对水性聚氨酯进行改性，可以使聚氨酯的高耐磨性和良好的机械性能与丙烯酸良好的耐候性和耐水性二者有机地结合起来，取长补短，从而使聚氨酯胶膜的性能得到明显改善，是研究新型水性聚氨酯的重要途径。同时采用互穿网络技术既可以通过聚氧化乙烯链段提供亲水特征,也可以在干燥后,将亲水基团包埋在PU和PA主分子链之间,大大提高树脂的耐水性。

CN200710122820.8和CN201110423656.0等都介绍了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液及其制备方法,主要方法是采用烯醚基团先进行自由基反应,再进行聚氨酯反应，最后扩链加水分散。其中烯醚基团选自三羟甲基丙烷一烯丙基醚、三羟甲基丙烷二烯丙基醚(TMPDE80)、三羟甲基丙烷三烯丙基醚(TMPDE40)、季戊四醇一烯丙基醚、季戊四醇二烯丙基醚、季戊四醇三烯丙基醚、季戊四醇四烯丙基醚、三羟甲基丙烷一烯丁基醚、三羟甲基丙烷二烯丁基醚、三羟甲基丙烷三烯丁基醚、季戊四醇一烯丁基醚、季戊四醇二烯丁基醚、季戊四醇三烯丁基醚、季戊四醇四烯丁基醚、三羟甲基丙烷一烯戊基醚、三羟甲基丙烷二烯戊基醚、三羟甲基丙烷三烯戊基醚、季戊四醇一烯戊基醚、季戊四醇二烯戊基醚、季戊四醇三烯戊基醚或者季戊四醇四烯戊基醚的一种或两种以上的组合。但该方法最大的问题在于使用的这些单体在参与聚丙烯酸酯树脂聚合，作为侧链进行下一步聚氨酯反应时，存在羟基位阻较大、自由度较低、反应活性也很低的问题，最终导致IPN反应效率较低，互相溶胀的效果较差。并且不能同时反应，使用性能较差。

发明内容