[发明专利]荧光水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种荧光水性聚氨酯及其制备方法，属于功能型水性聚氨酯合成技术领域。本发明的荧光水性聚氨酯的制备方法包括如下步骤：在惰性气氛下将二异氰酸酯和荧光素混合，50～70℃反应后加入低聚物二元醇、亲水扩链剂、催化剂，再升温至70～90℃反应得到含端异氰酸根的荧光水性聚氨酯预聚体；再降温至40～60℃，调节固含量，加入小分子扩链剂反应后再加入中和剂反应，得到荧光聚氨酯。采用本发明的方法制备荧光水性聚氨酯，有利于将荧光素充分的引入到聚氨酯主链上，避免由于低聚物二元醇和预聚物的粘性和分子量较大导致聚氨酯分子大而影响荧光素小分子的引入，此外，可控制荧光素的添加量来调整聚氨酯分子的发色团含量。

技术领域

本发明涉及一种荧光水性聚氨酯及其制备方法，属于功能型水性聚氨酯合成技术领域。

背景技术

随着环保法规和意识的建立，水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，具有无污染、相容性能好、力学性能优异、易于改性等优点，可广泛用涂料、胶粘剂、织物涂层和整理剂、皮革涂饰剂等，具有功能性结构的水性聚氨酯也逐渐被广泛的研究和应用。

荧光水性聚氨酯也是近年来研究的热点，将具有共轭双键和发光效率的荧光分子通过化学结构的方式引入到水性聚氨酯主链上，解决了水性聚氨酯与荧光材料直接物理共混而引起的荧光稳定性差、荧光猝灭现象和热迁移率大问题。

申请号为2013102238683的中国专利申请公布了一种含荧光染料的水性聚氨酯的制备方法，利用分子上含有羟基或氨基的苯环共轭结构荧光染料与异氰酸根反应接入聚氨酯分子链上，形成荧光聚氨酯预聚体再进一步反应得到荧光水性聚氨酯。其选取的荧光染料为端羟基或端氨基的分子结构，与异氰酸根进行封端反应。申请号为2015107121406的中国专利申请公布了一种环境友好型荧光水性聚氨酯及其制备方法，选取了含端羟基的荧光剂进行扩链作用，利用荧光剂分子上的荧光基团使的水性聚氨酯激发跃迁发光，所采用的荧光剂为碳碳和碳氮双键平面共轭结构。然而这些现有技术制备得到的产品荧光分子的引入量少，荧光发光效应较低。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种荧光水性聚氨酯的制备方法，采用该方法荧光素能充分反应，从而充分将荧光素引入到聚氨酯主链上。

为解决本发明的第一个技术问题，所述荧光水性聚氨酯的制备方法包括如下步骤：

a.在惰性气氛下将二异氰酸酯和荧光素混合，50～70℃反应2～3h；

所述荧光素为双羟基苯环共轭结构；优选为含硫的双羟基苯环共轭结构；

b.在a步骤反应后的溶液中加入低聚物二元醇、亲水扩链剂、催化剂，再升温至70～90℃反应得到含端异氰酸根的荧光水性聚氨酯预聚体；

c.将b步骤所述的荧光水性聚氨酯预聚体降温至40～60℃，调节固含量为40～70％，加入小分子扩链剂反应后再加入中和剂反应，得到荧光聚氨酯；

其中，所述二异氰酸酯中-NCO基团与低聚物二元醇和小分子扩链剂中总的-OH的摩尔比为1.2～2.0：1；

所述二异氰酸酯中-NCO基团:含硫荧光素:亲水扩链剂:催化剂:小分子扩链剂:中和剂:荧光水性聚氨酯预聚体的重量比为：2～48:0.01～1:3～9:0.01～0.1:0.03～0.9:1～7:100。

本发明所述的惰性气氛是指不与原料、中间体和产品反应的气体，例如氮气、可以是氩气、氦气等等。

优选的，所述荧光素为

优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，1,5-萘二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，对苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，3,3’-二甲基-4,4’-联苯二异氰酸酯，4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。