一种离子型交联剂的合成方法

文档序号:3798540阅读:495来源:国知局
一种离子型交联剂的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子型交联剂的合成方法。它是以5-羟基-2-戊酮、硫二甘醇、不对称二异氰酸酯和双环氧化合物为起始原料,经封闭反应和离子化反应得到离子型交联剂。该交联剂分子中含有双羟基和甲基酮羰基,可通过与异氰酸酯基反应将甲基酮羰基接入到水性聚氨酯分子中;此外,该交联剂分子中又含有叔锍阳离子,可为水性聚氨酯分子提供亲水基团。本发明所合成的交联剂分子中不含叔胺基团,在制备水性聚氨酯的过程中能够避免自催化作用的产生,使得反应过程中体系放热不剧烈,工艺更加容易控制。将本发明的离子型交联剂应用到传统的阴离子水性聚氨酯中,可以得到两性聚氨酯水分散体,其稳定性不受pH值的影响,大大增加水性聚氨酯的应用范围。
【专利说明】一种离子型交联剂的合成方法【技术领域】
[0001 ] 本发明公开了一种离子型交联剂的合成方法,属于涂饰剂【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于对环境友好,水性聚氨酯自问世以来在涂饰剂领域获得了长足的发展,但也遇到了制约其应用的难题,即分子链段中亲水基团的存在,使得水性聚氨酯涂膜的耐水性差。此外,水性聚氨酯的制备工艺的限制也使得最终产品的相对分子量偏低,交联密度不高,膜的耐溶剂性能和机械强度比溶剂型聚氨酯涂饰材料差,因此改善水性聚氨酯涂膜的物理化学性能成为国内外学者的研究热点。研究资料表明,酮肼交联改性是提高水性聚氨酯涂膜物理机械性能的有效方法之一,该方法是将酮羰基引入到水性聚氨酯分子链段上,通过加入多官能团的酰肼,使聚氨酯在成膜过程中发生交联反应来提高聚合物的相对分子质量,从而增强水性聚氨酯涂膜的耐溶剂、机械强度等物理化学性能。
[0003]张庆思等人以双丙酮丙烯酰胺和二乙醇胺为原料,通过Michael加成反应合成了含酮羰基的双羟基化合物,该化合物可通过双羟基与二异氰酸酯反应,将甲基酮羰基接入到聚氨酯分子上,而甲基酮羰基则在成膜时与己二酸二酰肼发生酮肼反应得到交联结构。(《应用化学》,2004年,21卷,11期)
[0004]刘蕴慧等人 以二乙醇胺和5-氯-2-戊酮为原料,通过烷基化反应合成了 5_[ 二(β -羟乙基)胺基]-2-戊酮,该化合物也可以作为交联剂应用到水性聚氨酯的合成过程中。(《石油化工》,2011年,40卷,8期)
[0005]上述两篇文献合成的交联剂中均含有叔胺基团,然而叔胺基团在制备水性聚氨酯的过程可作为催化剂加速异氰酸基与羟基的反应,使反应过程中体系剧烈放热,合成工艺不易控制。

【发明内容】

[0006]为了提高水性聚氨酯涂膜的耐水性能,增大水性聚氨酯涂膜的交联密度,本发明提供了一种离子型交联剂的合成方法,具体的说是一种分子中既含有双羟基和甲基酮羰基,又含有叔锍阳离子的交联剂的合成方法。
[0007]本发明的技术特征是:一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,它以5-羟基-2-戊酮、硫二甘醇、不对称二异氰酸酯、双环氧化合物和一元有机酸为起始原料,经封闭反应和离子化反应得到离子型交联剂。
[0008]其中,不对称二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或两种的混合物。
[0009]其中,双环氧化合物为具有下列结构式化合物中任意一种或任意两种及两种以上的混合物:
[0010]
【权利要求】
1.一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,它以5-羟基-2-戊酮、硫二甘醇、不对称二异氰酸酯、双环氧化合物和一元有机酸为起始原料,经封闭反应和离子化反应得到离子型交联剂。
2.如权利要求1所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述封闭反应为:将5-羟基-2-戊酮滴加到不对称二异氰酸酯中,将反应体系升温至70-80°C,并在此温度继续反应3-8h ;当剩余异氰酸基含量达到理论值时,将硫二甘醇滴加到反应体系中,并在70-80°C下继续反应3-8h,停止反应得到含甲基酮羰基的硫醚化合物;上述反应过程中,三种原料的投料摩尔比为:5_羟基-2-戊酮:不对称二异氰酸酯:硫二甘醇=(I~1.1):1:(0.45 ~0.5)。
3.如权利要求2所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述理论值剩余异氰酸基含量=(不对称二异氰酸酯物质的量*2 - 5-羟基-2-戊酮物质的量)*异氰酸基分子量/总质量,所述总质量为不对称二异氰酸酯和5-羟基-2-戊酮的总质量。
4.如权利要求2所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述离子化反应为:将权利要求2得到的含甲基酮羰基的硫醚化合物、双环氧化合物和一元有机酸加入到反应容器中,搅拌均匀后将反应体系升温至70-80°C,并在此温度继续反应4~10h,当酸价小于5后,停止反应,得到分子中既含有双羟基和甲基酮羰基,又含有叔锍阳离子的离子型交联剂;上述反应过程中,三种原料的投料摩尔比为,双环氧化合物:含甲基酮羰基的硫醚化合物:一元有机酸=1: (2~2.2):2。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述不对称二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种或两种的混合物。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述双环氧化合物为具有下列结构式的化合物中任意一种或任意两种及两种以上的混合物:
7.如权利要求1-4中任意一项所述的一种离子型交联剂的合成方法,其特征是,所述有机酸为含有I~20个碳原子的脂肪族、脂环族、芳香族或杂环一元酸中的任意一种或任意两 种及两种以上的混合物。
【文档编号】C09D175/04GK104030955SQ201410254085
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】邬元娟, 张萌, 张树秋, 梁京芸, 郭长英, 郭栋梁, 邓立刚, 李腾 申请人:山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所
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