[发明专利]一种新型聚氨酯分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯型分散剂及其制备方法，该分散剂用异氰酸酯多聚体与羟基化合物反应后，最后用自制的新型锚定端基封端。本发明进一步阐述了这种新型锚定端基的制备方法，以及在聚氨酯分散剂中的应用。

背景技术

在液体介质中引入固体颗粒需要强大的机械力，而且，这些固体颗粒分散于液体介质后，由于固体颗粒之间的伦敦力/范德华力引起相互吸引，进而重新聚集，破坏了分散体的稳定，导致先前所做的努力白费。因此，通常通过引入分散剂的方法来改善固体颗粒进入液体介质中的效率和提高分散体的稳定性。

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，其结构的一部分带有极性较大的锚定端基，容易吸附在固体颗粒的表面，另一部分则是极性较低的溶剂化长分子链，与分散介质(树脂或溶剂)有较好的亲和力。因此，分散剂可均一分散那些难溶于液体的无机、有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成较稳定的悬浮液。

随着有机颜料和碳黑在涂料、油墨以及塑料中的广泛使用，想彻底改善这些颜料在液体中的稳定性，高分子量分散剂成为一种必不可少的添加物，譬如聚丙烯酸酯类、聚氨酯类分散剂等。而其中，聚氨酯类分散剂由于其所具有的特殊聚异氰酸酯核，以及其NCO的高反应活性，能和不同极性的一元醇尾段反应生成位阻链段，因此很容易能得到对有机颜料的稳定性较强，与体系相容性广泛的高分子量分散剂，使得许多高性能的有机颜料的分散稳定不再成为问题。

US4032698提到了一种聚氨酯类分散剂，采用2.5-6个官能度的多异氰酸酯、聚丙烯酸酯一元醇以及锚定端基制备而成，锚定端基为含-SH或-OH或-NH₂等反应性基团的碱性反应物，譬如双氰胺、二硝基苯胺、二氨基马来腈、3-氨基-1、2、3-三唑等。

EP154678提到了一种聚氨酯类分散剂，采用多异氰酸酯、羟基化合物以及一种含泽尼维季诺夫(zerewitinoff)活泼氢和至少一个含氮的碱性基团的化合物制备而成。其中作为锚定端基的这种含活泼氢化合物优先采用含-NH₍₂₎的杂环化合物，譬如1-(2-氨乙基)哌嗪，3-氨基-1,2,4-三唑，4-(2-氨乙基)-吡啶等等。

WO97/26984所述的聚氨酯分散剂，除了多异氰酸酯、羟基化合物外，所用的锚定端基为Michael加成反应产物，如含活泼氢的杂环化合物与丙烯酸羟丙(乙)酯，或者含活泼氢杂环化合物与缩水甘油醚的加成产物。

CN200780044910中的聚氨酯分散剂同样采用了由Michael 加成而得的锚定端基，为二烷基胺基烷基胺与含羟基官能团的α,β-不饱和羰基化合物的反应物。

EP2007/05145的聚氨酯分散剂采用了不饱和的单羟基化合物做锚定基团，譬如炔丙醇、糠醇等，最终的产物特征是没有氨值。

上述的聚氨酯分散剂采用了不同类型的锚定端基，能较好地分散无机和部分有机颜料，但对于某些有机颜料，尤其是酞菁类、异吲哚啉类、碳黑等，均存在分散体着色力不强，色浆贮存稳定性不足的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型聚氨酯分散剂及其制备方法，解决上述现有分散剂存在的问题。具体方案如下：

一种新型聚氨酯化合物，所述聚氨酯化合物在合成时由含氮杂环化合物封端，所述含氮杂环化合物由酸酐与含一个伯胺和一个仲胺或羟基或巯基的化合物脱水缩合而成，所述缩合后的产物即所述含氮杂环化合物含有一个活泼氢；

所述含一个伯胺和一个仲胺或羟基或巯基的化合物的结构式如下：

其中n=1～5，优选2～4，R¹和R²分别为含1～8个碳的烷基，两者或独立，或通过化学键相连形成一个或几个饱和或不饱和的4～8元环，X为N、O或S。

上述新型聚氨酯化合物的制备方法，包括如下步骤：首先，在二甲苯和醋酸丁酯混合溶液中，DBTDL（二月桂酸二丁基锡）催化作用下，组分A和组分B在70～80℃中反应，用组分B封闭掉1～95%组分A中的-NCO基团；然后，投入组分C，继续在70～80℃下反应，组分C封闭掉5～80%组分A中的-NCO基团，并且，组分B和组分C封闭的组分A的-NCO总量为30～90%；最后，60℃下保温1小时，用组分D封闭掉组分A中剩余的-NCO；其中，   

组分A为一种或多种含2.0到6.0平均官能度的异氰酸酯多聚体；

组分B为聚醚或聚酯或聚丙烯酸酯的一元羟基化合物；

组分C为两官能度的扩链剂；