专利名称：一种缔合增稠剂的制备及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种缔合增稠剂的制备方法和其在水基涂料体系，特别是在水基乳胶涂料制备中的使用。
背景技术：
乳胶漆商品化已经有50多年的历史了，由于其低毒不燃，成膜快，施工方便，透气性好等诸多优点并能满足环境保护方面的要求，因而获得了迅速的发展，广泛应用于建筑和工业的各个领域。在乳胶漆的使用过程中，为了使乳胶涂料获得良好的施工性、触变性、防流挂性、颜料分散性及其综合性能，需在其中加入增稠剂，增稠剂是调节乳胶水性涂料流变性的主要助剂。
增稠剂可以是天然产物也可以是人工合成的。天然的增稠剂如酪蛋白、藻酸盐、纤维素等。这些天然产物的适用范围及增稠效果各不相同。天然产物作为增稠剂的主要缺点之一是易受到微生物的作用，在配方中需加入有毒的杀菌剂、防霉剂等。合成的增稠剂包括丙烯酸类聚合物，氧化乙烯聚合物，酰胺聚合物以及马来酸酐共聚物等。这类增稠剂中的多数产品具有流变性能不理想、对电介质敏感、粘度不稳定等缺点。长期以来人们总是希望缩短水基乳胶涂料体系的干燥时间，特别是在用作交通标志涂料时，干燥时间尤为重要，增稠剂的使用对涂层的干燥时间具有重要的影响。在实际应用中，采用喷涂装置将路标涂料喷涂到路面上是路标涂料施工有效而方便的施工方法，这就要求涂料体系必须有足够低的罐内粘度，传统的增稠剂产品是很难满足这些要求的。
为了克服传统增稠剂的缺点并满足乳胶漆水基涂料体系迅速干燥的要求，人们设计并商业化了一类新的增稠剂，称为缔合增稠剂。缔合增稠剂是疏水改性的水溶性或者水膨胀性物质，缔合增稠剂是通过增稠剂分子上的疏水基团与体系中其它组分之间的非特定缔合作用，并同时形成三维网络结构而增稠它所加入的体系。缔合增稠剂用于乳胶漆的水基涂料体系后，具有传统的增稠剂所不具有的改进了的涂料性能，因此具有很大的商业价值。当缔合增稠剂用于乳胶漆的水基路标涂料体系后，能显著地改善涂料的施工性能并加速涂层的干燥。
在现有的技术中有关缔合增稠剂的报导很多，如中国专利公开CN1060664A公开了一种协合型增稠剂及其制备方法，其由甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸烷基酯、丙烯酰胺和反应性表面活性剂聚合得到。另外，还有对天然增稠剂的疏水改性如对纤维素的疏水改性等也是制备缔合增稠剂的重要途径之一。在已工业化的产品中，具有代表性的是疏水改性的乙氧基化的氨基甲酸酯(HEUR)聚合物，这类产品具有优异的增粘性及改进水基涂料流动性和均涂性的能力。
从应用和经济的观点来看，HEUR类缔合增稠剂的主要缺点是成本高、难处理，并且有使涂料不稳定的倾向，因此，科研人员试图努力开发廉价而又易于制造的缔合增稠剂产品，虽然都有不同程度的改进，但是在制造过程中需使用苯、二甲苯、甲苯等有毒的化学物质，残留的有机溶剂将对操作者的健康和涂料性能及环境产生不利的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种缔合增稠剂的制备方法和提供将该方法制得的缔合增稠剂在配制乳胶漆水基涂料中的使用方法。
本发明提供的缔合增稠剂的制备方法，包括以下步骤1)将等摩尔比的二异氰酸酯与烷基醇在温度为40～80℃的条件下反应1～3小时，制备单封端异氰酸酯疏水试剂；2)将聚乙二醇在熔融状态下，以占聚乙二醇重量1～10％的碱作为催化剂和在占聚乙二醇重量1～5％的双官能团偶联剂的作用下反应2～6小时，以制备平均分子量在500～2,000,000的聚醚类物质。
3)在有机锡催化剂的作用下，将上述步骤1)和步骤2)所得物在100～120℃的条件下反应1～5小时，形成由疏水基团改性或封端的聚醚类物质。
4)将步骤3)所得物溶于混合溶剂，配制不同浓度缔合增稠剂溶液。
本发明制备方法中所述的二异氰酸酯选自2，4-甲苯-二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或二异氰酸酯的衍生物中的至少一种或其混合物。优选2，4-甲苯-二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯。
烷基醇选自C2-C18的烷基醇。优选C8、C12、C16、C18的醇。
作为催化剂的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。优选氢氧化钠。
双官能团偶联剂选自乙二醇、1，1-二卤代物。优选1，1-二卤代物，如二溴代甲烷。
有机锡催化剂选自二丁基二月桂酸锡，二辛基二月桂酸锡等有机锡化合物。
用于配制缔合增稠剂溶液的混合溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮中的一种或其混合物。当涂料被涂敷后，随着溶剂的挥发，涂层中存在的缔合增稠剂实质上起到了增加粘度的作用，从而加速了涂层的干燥速度，因此，溶剂挥发越快涂层干燥越快。按照实际需要，选择混合溶剂，可以配制各种浓度的缔合增稠剂。
应用本发明方法制得的缔合增稠剂配制乳胶漆水基涂料，其缔合增稠剂的使用量以固体份计占涂料总量的0.005～5％。
本发明制备的缔合增稠剂适用于水基涂料体系、化妆品等水性体系，特别适用于水基快干涂料体系如水基路标涂料中。含有本发明缔合增稠剂的水基路标涂料，具有足够低的罐内粘度，因而可以用传统的喷涂装置施工；同时可使涂层具有快干特性。
具体实施例方式
下面通过实施例来对本发明作进一步的描述。
表1
水基路标涂料的性能测试结果如表2所示表2
由表2可见本发明的缔合增稠剂用于水基路标涂料体系不仅具有足够低的罐内粘度，而且缩短了涂层干燥所需的时间。
权利要求
1.一种缔合增稠剂的制备方法，其特征是包括以下步骤1)将等摩尔比的二异氰酸酯与烷基醇在温度为40～80℃的条件下反应1～3小时，制备单封端异氰酸酯疏水试剂；2)将聚乙二醇在熔融状态下，以占聚乙二醇重量1～10％的碱作为催化剂和在占聚乙二醇重量1～5％的双官能团偶联剂的作用下反应2～6小时，制备平均分子量在500～2,000,000的聚醚类物质；3)在有机锡催化剂的作用下，将上述步骤1)和步骤2)所得物在温度为100～120℃的条件下反应1～5小时，形成由疏水基团改性或封端的聚醚类物质；4)将步骤3)所得物溶于混合溶剂，配制不同浓度缔合增稠剂溶液。
2.根据权利要求1所述的缔合增稠剂的制备方法，其特征在于所述的二异氰酸酯选自2，4-甲苯-二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或二异氰酸酯的衍生物中的至少一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的缔合增稠剂的制备方法，其特征在于所述的烷基醇选自C2-C18的烷基醇。
4.根据权利要求1所述的缔合增稠剂的制备方法，其特征在于作为催化剂的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的缔合增稠剂的制备方法，其特征在于双官能团偶联剂选自乙二醇、1，1-二卤代物。
6.根据权利要求1所述的缔合增稠剂的制备方法，其特征在于所述的有机锡催化剂选自二丁基二月桂酸锡，二辛基二月桂酸锡等有机锡化合物。
7.根据权利要求1所述的一种缔合增稠剂的制备方法，其特征在于用于配制缔合增稠剂溶液的混合溶剂选自水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮中的一种或其混合物。
8.应用权利要求1所述方法制得的缔合增稠剂配制水基涂料，其特征是缔合增稠剂的使用量以固体份计占涂料总量的0.005～5％。
全文摘要
本发明涉及缔合增稠剂的制备及使用方法。制备方法包括以下步骤1)将等摩尔比的二异氰酸酯与烷基醇在温度为40～80℃的条件下反应1～3小时，制备单封端异氰酸酯疏水试剂；2)将聚乙二醇在熔融状态下，以占聚乙二醇重量1～10％的碱作为催化剂和1～5％的双官能团偶联剂的作用下反应2～6小时，以制备平均分子量在500～2,000,000的聚醚类物质；3)在有机锡催化剂的作用下，将上述步骤1)和步骤2)所得物在温度为100～120℃的条件下反应1～5小时，形成由疏水基团改性或封端的聚醚类物质；4)将步骤3)所得物溶于混合溶剂，配制不同浓度缔合增稠剂溶液。其适用于水性快干乳胶涂料的增稠，使涂料具有足够低的罐内粘度，能用传统的喷涂装置施工并具有快干特性。
文档编号C09D7/12GK1398929SQ02136748
公开日2003年2月26日 申请日期2002年8月29日 优先权日2002年8月29日
发明者刘玉阳, 杨慕杰 申请人:浙江大学