[发明专利]一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇，制备方法：将二胺化合物滴加到环状碳酸酯中，滴加完毕后在30~80℃下保温反应1~3 h，得聚碳酸酯多元醇；将间苯二甲酸二甲酯‑5磺酸钠和聚碳酸酯多元醇混合，加入催化剂和抗氧剂，氮气条件下升温至180~220℃，反应至反应液透明后继续反应1~3 h，降温得磺化聚碳酸酯多元醇；将二元酸、酸酐和多元醇的一种以上和磺化聚碳酸酯多元醇混合，氮气条件下130~160℃回流0.5~3h，升温至180~230℃，加入催化剂，保温2~5h，酸值降至0.5以下时降温出料得含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇。将聚氨酯键、磺酸基和碳酸酯引入到聚酯多元醇中，使得合成的水性聚氨酯具有乳化稳定性、优异的理化性能，可降解性。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇及其制备方法和应用。

背景技术

水性聚氨酯以其无毒、不易燃烧，环保节能等优点开始在许多领域逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于皮革涂饰剂、织物、涂料、粘合剂等领域。目前，制备水性聚氨酯主要是采用亲水扩链剂将亲水集团引入聚氨酯分子中。根据亲水扩链剂的不同，水性聚氨酯主要分为羧酸型和黄酸型两种。羧酸型水性聚氨酯固含量小于40%，一般采用亲水性的二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸扩链剂扩链，转相后需用胺中和，中和成盐是一个可逆反应，此过程极易受到体系PH值的影响，使反应的稳定性难于控制，胺基的存在还会继续与氨酯键反应，极易造成体系的不稳定，因为羧酸盐的亲水性不太好，要达到乳化分散，羧基的引入量比较多，从而导致耐水性变差，固含量难以提高, 固含量一般小于40%；第三，固化成膜时，体系中的“胺残留”，会导致涂层黄变，耐水性能下降。磺酸型水性聚氨酯固含量高，但耐热性及耐水解性不好，初粘度和最终的粘结强度达不到要求；现有磺酸盐型扩链剂一般为二胺型扩链剂，胺基的存在，极易发生与异氰酸酯的二级反应，使的反应难于控制，体系的分子量、粘度无法保证。

为了解决上述采用水性扩链剂制备羧酸型和磺酸型水性聚氨酯所存在的问题，提高水性聚氨酯的性能，已有报道将磺酸盐引入聚酯多元醇中，以其为多元醇组分合成水性聚氨酯避免了胺盐中和或胺基扩链剂，可以制备高固含、稳定好和耐水性较好的水性聚氨酯分散体。中国专利CN 2010102820558A公开了一种磺酸型水性聚氨酯的制备方法，采用己二酸、己二醇、间苯二甲酸5-磺酸钠制成含磺酸基的聚酯二醇，但以该磺酸基聚乙二醇为原料制备的水性聚氨酯仍存在耐热性和耐水解性不好、成膜后性能较差等缺点。

聚碳酸酯多元醇是一类能够合成聚氨酯的聚酯多元醇，碳酸酯键可以改善所得聚氨酯的性能，例如，碳酸酯键的存在可以改善所得聚氨酯的UV稳定性、水解稳定性、耐化学性和/或机械强度，将磺酸基引入聚碳酸酯多元醇中，以其作为多元醇组分制备水性聚氨酯，将有望大大提高水性聚氨酯的性能。

综上所述，研发一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇及制备方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的制备水性聚氨酯的聚多元醇亲水性差、机械强度低、水解性能不稳定等问题，本发明提出了一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇及其制备方法和应用，该方法同时将聚氨酯键、磺酸基和碳酸酯引入到聚酯多元醇中，使得以此多元醇合成的水性聚氨酯具有良好的乳化稳定性、优异的理化性能，同时可实现聚酯多元醇的降解。

本发明通过以下技术方案实现：

一种含氨酯键的磺化聚碳酸酯多元醇，通过以下方法制备得到：

（1）将二胺化合物滴加到环状碳酸酯中，滴加完毕后在30~80℃条件下保温反应1~3小时，得聚碳酸酯多元醇；

（2）将间苯二甲酸二甲酯-5磺酸钠和步骤（1）中的聚碳酸酯多元醇混合，加入催化剂和抗氧剂，在氮气条件下升温至180~220℃，反应至反应液透明后继续反应1~3小时，降温，得磺化聚碳酸酯多元醇；