[发明专利]以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯及其制备方法

摘要

本发明涉及一种以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯及其制备方法。以二羟甲基丙酸与三-（2-羟乙基）异氰脲酸酯通过酯化反应制备得到端羟基超支化聚（异氰脲酸酯-酯），最后通过端羟基超支化聚（异氰脲酸酯-酯）与制备的水性聚氨酯预聚体通过接枝反应，成盐中和，乳化分散制备得到新型结构的以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯。本发明的端羟基超支化聚合物结构中的三-（2-羟乙基）异氰脲酸酯具有三嗪环骨架，可赋予材料良好的热稳定性、耐候性和阻燃性，三个羟基经二羟甲基丙酸单体改性后可以形成支化结构，使其结构更具有稳定性，将其应用于水性聚氨酯中可以提高其综合性能。

主权项

以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）的合成：首先将13.1g三‑（2‑羟乙基）异氰脲酸酯溶解在2～10g的N,N‑二甲基甲酰胺中，加入以三‑（2‑羟乙基）异氰脲酸酯与二羟甲基丙酸的总质量为基准1%～5%的催化剂和以三‑（2‑羟乙基）异氰脲酸酯与二羟甲基丙酸的总质量为基准30%～110%的带水剂，按照三‑（2‑羟乙基）异氰脲酸酯与二羟甲基丙酸的摩尔比为1：（3.0～4.0）的量滴加溶解在20.0～100.0g丙酮中的二羟甲基丙酸，于100℃～140℃反应4～12h，得到端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）G₁（OH）₆的粗产品；再将粗产品经二氯甲烷溶解、乙醚洗涤、旋转蒸发除去溶剂，即得到提纯后的一代端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）G₁（OH）₆；以一代端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）G₁（OH）₆为核，与二羟甲基丙酸按照1：（6～7）的摩尔比例得到二代端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）G₁（OH）₁₂；以此类推，得到不同代数的端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）；步骤二：水性聚氨酯预聚体的合成：将二异氰酸酯与低聚物二元醇混合，二异氰酸酯与低聚物二元醇的摩尔比为（2.5～6）：1，于70～90℃反应1～3h，再加入以二异氰酸酯与低聚物二元醇的总质量为基准3.0%～6.0%的含亲水基团的二元醇和以二异氰酸酯与低聚物二元醇的总质量为基准1.0%～1.8%的小分子扩链剂，于75～90℃反应2～3h，最后加入以二异氰酸酯与低聚物二元醇的总质量为基准0.5%～2.5%的无水乙醇对二异氰酸酯基进行部分封端反应，于60～80℃反应0.5～3.0h，得到水性聚氨酯预聚体；步骤三：以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯的合成：将步骤一得到的端羟基超支化聚（异氰脲酸酯‑酯）溶解于溶剂中，与步骤二得到的水性聚氨酯预聚体于40～90℃反应2～6h，控制反应体系中NCO/OH摩尔比为1.2~1.7，最后通过成盐中和，乳化分散制备得到具有核‑壳结构的以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯。