[发明专利]具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用。该制备方法是由含蒽基团的羧酸类化合物与卤代醇酯化反应得到含蒽端基的封端剂，然后在氮气保护下，将聚合物二元醇和甲苯加入到反应容器中，升温至110～130℃，分水；冷却至50～80℃后加入催化剂和二异氰酸酯反应12～24h，再加入所述含蒽端基的封端剂，升温至60～100℃反应3～6h，再加入沉淀剂石油醚或乙醚，将沉淀物真空干燥，最后得到白色粉状固体，得含蒽端基的光响应型聚氨酯缔合型增稠剂；本发明能有效提高含水体系的粘度和触变性，而且能通过光照时间和强度来调控分子自聚的程度从而达到控制粘度的效果，其粘度变化范围广阔。

技术领域

本发明涉及一种增稠剂，特别是涉及一种具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用，属于聚氨酯材料领域。

背景技术

缔合型增稠剂，是一种具有疏水性取代基的水溶性聚合物，在各种水性技术(包括油漆，油墨和化妆品)中作为增稠剂和粘度调节剂起着重要作用。聚合物在含水介质中由于亲疏水作用聚集，一定浓度的聚集体导致瞬时网络的形成。与普通增稠剂不同的是，缔合型增稠剂的疏水性尾端可以吸附到乳液胶束颗粒的表面上，在水中结合并与缔合型增稠剂的分子一起形成三维胶束网络，使得被增稠的乳液粘度增大并在很宽的剪切速率范围内具有理想的流变特征，即它在快速变形的情况下表现出弹性(类橡胶)性能，而在缓慢变形的情况下则表现出流动性。例如，US7741402公开的HEUR增稠剂。

面对复杂的使用环境和应用条件，对流变性能的调控愈加重要。特定类型的缔合增稠剂一般以包含有机助溶剂的水溶液形式出售，这些有机助溶剂例如丙二醇和丁基卡必醇(carbital)。有机助溶剂的功能在于抑制含缔合增稠剂之水溶液的粘度，以便在用作增稠剂之前易于进行加工。这些有机助溶剂的不足之处在于它们具有潜在的环境、安全和健康缺陷。还可以通过使用表面活性剂来抑制粘度。虽然这样不存在具体的健康/环境危害，但是它有损于涂料性能。响应型缔合增稠剂通过调控外界条件改变其尾端疏水基结构或复配疏水性化合物来调控其在水体系中的亲疏水性质，调整增稠剂的缔合结构和程度来增加或减少其粘度以利于使用或储存。例如，US5137571和US 5376709涉及将疏水改性的缔合增稠剂与含环糊精的化合物混合来抑制它们的粘度，该含环糊精的化合物与增稠剂上的疏水基团配合在一起。

然而，通过粘度降低的方式改变缔合型增稠剂的状态以利于增稠效率偏低，而且调控结果单一，粘度变化只能在两者之间变化而不能在一定范围内调控。从另一个方向考虑，通过光响应增加粘度使其达到需要的粘度和流变特性可以提高增稠剂的粘度变化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在紫外光响应下自聚合，在含水体系的缔合能力和增稠效果优异，粘度和流变性能可调的具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂在含水体系增稠中的应用。

本发明发现蒽基团能够通过光响应自聚，在缔合型增稠剂体系中引入蒽基团能够使其在光的调控下自聚来调整分子结构，达到提高粘度的目的。本发明光固化型聚氨酯缔合型增稠剂是带蒽基团的封端剂封端的聚醚二元醇与二异氰酸酯聚合而成的聚氨酯，这种聚氨酯增稠剂的分子末端的蒽基团能够不断自聚合。当将聚氨酯增稠剂配成水溶液后，对溶液进行紫外光照射，蒽官能团在溶液中缓慢自聚合，引起带蒽的聚氨酯间的联结形成二聚体，进而三聚体，多聚体，形成分子链更长的分子量更大的两亲性聚合物，能在低用量的情况下有效提高水体系的粘度，并且具有较好的触变性，在高剪切速率下达到较低的粘度。同时这种聚氨酯增稠剂能够通过光照时间和强度来调控分子自聚的程度从而达到控制粘度的效果，且其粘度变化范围广阔，具有广阔的应用前景。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

具有光响应功能的蒽基改性水性聚氨酯缔合型增稠剂，其结构通式如式IV所示：