一种离子液体改性聚氨酯涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子液体改性聚氨酯涂料及其制备方法。采用可聚合离子液体和醇类化合物反应，经阴离子交换调节其溶解性，经聚合得到羟基官能离子液体，最后将制得的羟基官能离子液体与异氰酸酯、溶剂、助剂混合。该离子液体改性聚氨酯涂料兼具了离子液体和聚氨酯材料二者的优点，具有抗静电效果好、热稳定性高、分散性好、化学稳定性好的性能，而且低挥发、无毒、不易燃。
【专利说明】
一种离子液体改性聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及涂料，具体是指一种离子液体改性聚氨酯涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也 称为低温熔融盐。离子液体作为一种环境友好的绿色新型溶剂，近年来得到了越来越多的 关注。它具有稳定、挥发性低、可设计的结构等特点。除了作为溶剂外，还衍生出负载型离子 液体，质子离子液体，可聚合离子液体，多功能离子液体等新生代的离子液体。当离子液体 包含至少一个可聚合基团时，这样的离子液体称之为可聚合离子液体(PIL)。
[0003] 聚氨酯材料具备许多优异的性能，如不易燃烧、散发的气味小、低毒性、对环境的 危害小，另外一般聚氨酯特有的柔韧度好、强度高、抗老化和耐摩擦等的优异性能外，还具 有成膜性高，涂膜性强等特点。
[0004] 现有的涂料在很多特殊领域，如，光学器件、电子机器、木材等领域表现出抗静电 效果不佳、耐热性不好、分散性不好、化学稳定性不佳等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是提供一种离子液体改性聚氨酯涂料及其制备方法，该离子 液体改性聚氨酯涂料具有抗静电效果好、热稳定性高、分散性好、化学稳定性好的性能。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种离子液体改性聚氨酯涂 料，包括离子液体改性聚氨酯涂料成膜物、助剂和溶剂。
[0007] 作为优选，所述助剂为消泡剂、平流剂和成膜助剂中的一种或多种;所述溶剂为选 酯类溶剂或水或者二者组合。
[0008] 作为优选，所述成膜物按照质量份数包含以下成分:羟基官能离子液体40-60份， 苯乙烯5-10份，引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.1-3份，异氰酸酯单体40-60份。
[0009] 本发明还公开了一种离子液体改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，合成方 法如下：
[0010] 步骤1、向可聚合离子液体中加入醇类化合物反应得到可聚合的羟基官能离子液 体；
[0011] 步骤2、将步骤1得到的可聚合的羟基官能离子液体进行阴离子交换反应，得到合 适的可聚合的羟基官能离子液体，在引发剂的作用下聚合得到羟基官能聚离子液体，添加 共聚物；
[0012] 步骤3、将异氰酸酯与羟基官能离子液体、助剂及溶剂混合。
[0013] 作为优选，所述的可聚合离子液体包含阳离子和阴离子基团，并且具有至少一个 烯键式不饱和的可聚合基团，烯键式不饱和的可聚合基团经由烷基基团与所述阳离子基团 连接。
[0014] 作为优选，所述的可聚合离子液体的阳离子基团为取代的咪唑鑰。
[0015] 作为优选，所述的可聚合离子液体的连接基团为不超过4个碳的烷基。
[0016] 作为优选，所述可聚合离子液体具有以下式结构通式：
[0018] 式中：
[0019] L含羟基 [0020] η为0到4的整数。
[0021] 作为优选，所述的可聚合离子液体阴离子为有机阴离子或者无机阴离子。
[0022] 作为优选，所述步骤2中引发剂为油溶性引发剂;所述步骤3中异氰酸酯和羟基官 能离子液体按照NC0: 0Η=0.8:1 -1.3:1摩尔比复配。
[0023] 采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：该离子液体改性聚氨酯涂料兼具了 离子液体和聚氨酯材料二者的优点，具有抗静电效果好、热稳定性高、分散性好、化学稳定 性好的性能，而且低挥发、无毒、不易燃。制备方法具有易操作性和可推广性。
【具体实施方式】 [0024] 实施例1
[0025] 步骤1、在圆底烧瓶中加入47gl_乙烯基咪唑，将62g溴乙醇置于恒压滴液漏斗中， 缓慢滴加到圆底烧瓶中，慢慢升温至45°C。在45°C下继续反应lh，反应过程中液体逐渐消 失，并出现褐色固体物质。反应结束后，分别用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤，最终可得淡黄色 固体粉末106g。得到可聚合的羟基官能离子液体。
[0026] 步骤2、在圆底烧瓶中加入50g 3-羟乙基-1-乙烯基咪唑溴盐，加入50mL水使之完 全溶解，再加入29g四氟硼酸钾，30°C下反应6h，除去部分水，有大量固体析出。用去离子水 和乙酸乙酯分别洗涤，得到淡黄色固体粉末48g。
[0027] 步骤3、在圆底烧瓶中加入48g 3-羟乙基-1-乙烯基咪唑四氟硼酸盐，加入30mL乙 腈使之完全溶解，升温至80°C后，加入0.4g偶氮二异丁腈。之后在80°C下反应12h。反应结束 后，会有大量固体粉末析出。冷却，抽滤，用乙腈洗涤滤出的淡黄色固体粉末，40g。
[0028]步骤4、将羟基官能离子液体40g分散于20g水中，再向其中加入甲苯二异氰酸酯40 ~45g、消泡剂5g，平流剂3g，室温下搅拌lh可得离子液体改性的聚氨酯涂料。
[0029] 实施例2
[0030] 步骤1、在圆底烧瓶中加入47gl-乙烯基咪唑，将55g 3-氯-1，2-丙二醇置于恒压滴 液漏斗中，缓慢滴加到圆底烧瓶中，慢慢升温至60°C。在70°C下继续反应2h，反应过程中液 体逐渐消失，并出现土黄色固体物质。反应结束后，分别用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤，最终 可得淡黄色固体粉末l〇〇g。得到可聚合的羟基官能离子液体。
[0031]步骤2、在圆底烧瓶中加入50g丙二醇基-1-乙烯基咪唑氯盐，加入50mL水使之完全 溶解，再加入31g四氟硼酸钾，40°C下反应6h，除去部分水，有大量固体析出。用去离子水和 乙酸乙酯分别洗涤，得到淡黄色固体粉末57g。
[0032] 步骤3、在圆底烧瓶中加入57g丙二醇基-1-乙烯基咪唑四氟硼酸盐，6g苯乙烯，加 入40mL乙腈使之完全溶解，升温至80°C后，加入0.7g偶氮二异丁腈。之后在80°C下反应6h。 反应结束后，会有大量固体粉末析出。冷却，抽滤，用乙腈洗涤滤出的土黄色固体粉末，58g。
[0033] 步骤4、将羟基官能离子液体40g分散于15g水中，再向其中加入异佛尔酮二异氰酸 酯35~40g、消泡剂5g，平流剂3g，室温下搅拌lh可得离子液体改性的聚氨酯涂料。
[0034] 实施例3
[0035] 步骤1、在圆底烧瓶中加入47gl-乙烯基咪唑，将109g 2-氯-1，4-丁二醇置于恒压 滴液漏斗中，缓慢滴加到圆底烧瓶中，慢慢升温至70°C。在70°C下继续反应2h，反应过程中 液体逐渐消失，并出现灰色固体物质。反应结束后，分别用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤，最终 可得淡黄色固体粉末l〇〇g。得到可聚合的羟基官能离子液体。
[0036]步骤2、在圆底烧瓶中加入50g 丁二醇基-1-乙烯基咪唑氯盐，加入30mL水使之完全 溶解，升温至80°C后，加入0.75g偶氮二异丁腈。之后在80°C下反应10h。反应结束后，会有大 量固体粉末析出。冷却，抽滤，用水洗涤滤出的深黄色固体粉末，40g。
[0037]步骤3、将羟基官能离子液体40g分散于8g水中，再向其中加入异佛尔酮二异氰酸 酯三聚体35~40g、消泡剂5g，平流剂3g，室温下搅拌lh可得离子液体改性的聚氨酯涂料。 [0038] 实施例4
[0039] 步骤1、在圆底烧瓶中加入47gl_丙烯基咪唑，将54g溴乙醇置于恒压滴液漏斗中， 缓慢滴加到圆底烧瓶中，慢慢升温至45°C。在45°C下继续反应lh，反应过程中液体逐渐消 失，并出现褐色固体物质。反应结束后，分别用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤，最终可得淡黄色 固体粉末95g。
[0040] 步骤2、在圆底烧瓶中加入50g 3-羟乙基-1-丙烯基咪唑溴盐，加入50mL水使之完 全溶解，再加入29g四氟硼酸钾，40°C下反应4h，有大量固体析出。用去离子水和乙酸乙酯分 别洗涤，得到淡黄色固体粉末50g。
[0041 ]步骤3、在圆底烧瓶中加入50g 3-羟乙基-1-丙烯基咪唑四氟硼酸盐，3g苯乙烯，加 入30mL乙腈使之完全溶解，升温至80°C后，加入0.4g偶氮二异丁腈。之后在80°C下反应8h。 反应结束后，会有大量固体粉末析出。冷却，抽滤，用乙腈洗涤滤出的淡黄色固体粉末，46g。
[0042]步骤4、将羟基官能离子液体40g分散于20g水中，再向其中加入甲苯二异氰酸酯40 ~45g、消泡剂5g，平流剂3g，室温下搅拌2h可得离子液体改性的聚氨酯涂料。
[0043]除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本 发明作出各种改变，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范 围。
【主权项】
1. 一种离子液体改性聚氨酯涂料，其特征在于，包括离子液体改性聚氨酯涂料成膜物、 助剂和溶剂。2. 根据权利要求书1所述的离子液体改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述助剂为消泡 剂、平流剂和成膜助剂中的一种或多种;所述溶剂为选酯类溶剂或水或者二者组合。3. 根据权利要求书1所述的离子液体改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述成膜物按照质 量份数包含以下成分:羟基官能离子液体40-60份，苯乙烯5-10份，引发剂加入量为全部乙 烯基单体总重量的0.1-3份，异氰酸酯单体40-60份。4. 一种离子液体改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，合成方法如下： 步骤1、向可聚合离子液体中加入醇类化合物反应得到可聚合的羟基官能离子液体； 步骤2、将步骤1得到的可聚合的羟基官能离子液体进行阴离子交换反应，得到合适的 可聚合的羟基官能离子液体，在引发剂的作用下聚合得到羟基官能聚离子液体，添加共聚 物； 步骤3、将异氰酸酯与羟基官能离子液体、助剂及溶剂混合。5. 根据权利要求书4所述的制备方法，其特征在于，所述的可聚合离子液体包含阳离子 和阴离子基团，并且具有至少一个烯键式不饱和的可聚合基团，烯键式不饱和的可聚合基 团经由烷基基团与所述阳离子基团连接。6. 根据权利要求书5所述的制备方法，其特征在于，所述的可聚合离子液体的阳离子基 团为取代的咪唑鑰。7. 根据权利要求书5所述的制备方法，其特征在于，所述的可聚合离子液体的连接基团 为不超过4个碳的烷基。8. 根据权利要求书4所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合离子液体具有以下式结 构通式： 式中：L含羟基 n为0到4的整数。 作为优选，所述的可聚合离子液体阴离子为有机阴离子或者无机阴离子。 作为优选，所述步骤2中引发剂为油溶性引发剂;所述步骤3中异氰酸酯和羟基官能离 子液体按照NC0:0H=0.8:1-1.3:1摩尔比复配。
【文档编号】C09D175/04GK106047123SQ201610596688
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610596688.3, CN 106047123 A, CN 106047123A, CN 201610596688, CN-A-106047123, CN106047123 A, CN106047123A, CN201610596688, CN201610596688.3
【发明人】王飞跃
【申请人】上海巨峰化工有限公司, 王飞跃