[发明专利]一种含叠氮聚酯多元醇的制备方法及其在后交联单组分水性聚氨酯中的应用

说明书

本发明涉及一种含叠氮聚酯多元醇的制备方法，利用该叠氮聚酯多元醇、炔醇制备同时含有叠氮基和炔基的一种潜伏型后交联水性聚氨酯及其在涂料上的应用。具体制备过程如下:先使用双环氧化合物叠氮开环合成叠氮二醇，再以叠氮二醇开环己内酯得到含叠氮的聚酯多元醇；随后用该叠氮聚酯多元醇和异氰酸酯、亲水扩链剂、炔醇封端剂、后扩链剂等合成一种潜伏性后交联水性聚氨酯。使用该潜伏型后交联聚氨酯制备的涂料具有优异耐候性能、耐磨性能、耐化学品性能等，适用于高要求领域涂料的使用。

技术领域

本发明涉及一种含叠氮聚酯多元醇的制备方法以及利用该叠氮聚酯多元醇、炔醇制备同时含有叠氮基和炔基的一种潜伏型后交联单组分水性聚氨酯及其在涂料中的应用。

背景技术

叠氮和炔烃的Huisgen1,3-偶极环加成反应，这一反应的产率较高，对水和氧气不敏感，具有较少的副反应，而且叠氮和炔基对亲核和亲电试剂以及一般的溶剂表现惰性，能方便高效的将其他特定结构接入新分子中去。但是叠氮和炔烃在没有催化剂的作用下，反应需要高温而且反应速度慢，这限制了Huisgen1.3-偶极环加成反应的应用。直到发现一价铜离子能催化叠氮化合物和端炔烃的环加成反应，降低了热加成Huisgen1.3-偶极环加成反应的温度，甚至在室温条件下就能进行，这一发现大大的促进叠氮和三建的环加成反应在各个领域的应用。Cu(Ⅰ)催化叠氮和三键环加成具有立构选择性、反应条件温和、原子经济性、对官能团容忍度好等优点。

由于环境压力的日益增大，溶剂型涂料在工业上的应用受到了限制。为减少挥发性有机化合物(VOCs)的释放，控制环境污染，有机涂料需要从溶剂型涂料转向水性涂料。在各种水性涂料中，水性聚氨酯(WPU)因其柔韧性、附着力、耐低温性能、耐磨性等优点，被广泛应用于涂料和胶黏剂等领域，但在一些高端涂料应用领域中单组分水性聚氨酯涂料仍存在耐湿热、耐磨、耐化学品能不足等缺点。

本发明利用叠氮和炔烃反应的优点，同时将叠氮基和炔基引入聚氨酯高分子链中制备一种潜伏型后交联聚氨酯，使其在常温下稳定存在于水性聚氨酯乳液中，为加快后交联反应可以通过使用前在涂料中添加少量催化剂(CuSO4和抗坏血酸钠)，在干燥成膜后高温固化24h即可产生高自交联的氮杂环结构，不仅解决了单组分水性涂料在高端领域各种耐性不足的问题；而且这种潜伏型后交联聚氨酯结构的设计也解决了因前期高交联导致的体系黏度过高而凝胶或者黏度过高乳化困难、乳液稳定性等问题。使用该潜伏型高交联聚氨酯制备的涂料具有优异的耐候性能、耐磨性能、耐化学品性能等，适用于高要求涂料领域。

发明内容

本发明涉及一种含叠氮聚酯多元醇的制备方法，利用该叠氮聚酯多元醇、炔醇制备同时含有叠氮基和炔基的一种潜伏性后交联单组分水性聚氨酯及其在涂料上的应用。具体制备过程如下:先使用双环氧化合物叠氮开环合成叠氮二醇，再以叠氮二醇开环己内酯得到含叠氮的聚酯多元醇；随后用该叠氮聚酯多元醇和异氰酸酯、亲水扩链剂、炔醇封端剂、后扩链剂等合成一种潜伏性后交联水性聚氨酯。叠氮和炔基在常温下能稳定存在聚氨酯高分子中，在高温或者催化剂作用下，聚酯分子链中的众多叠氮和炔基会发生高密度的交联反应同时产生五元氮杂环结构。这种潜伏型后交联聚氨酯结构的设计解决了因前期高交联导致的体系黏度过高而凝胶或者黏度过高乳化困难、乳液稳定等问题，同时大大节省了预聚阶段的溶剂含量。使用该潜伏型后交联聚氨酯制备的涂料具有优异的耐磨性、耐候性、耐冲击性能、耐化学品性能，同时具有较低的附着力和吸水率，适用于高要求领域的涂料。

本发明的目的通过下述技术方案实现。

一种含叠氮侧链聚酯多元醇的制备方法，其先使用双环氧化合物叠氮开环合成叠氮二醇，再以叠氮二醇开环己内酯得到含叠氮的聚酯多元醇。

如上所述一种含叠氮侧链聚酯多元醇的制备方法，其包括如下步骤：

(1)含叠氮侧链二醇的制备：加入双环氧化合物、叠氮化钠、氯化铵和甲醇，然后升温至60～100℃，反应20-30h(优选24h)；反应结束后冷却到室温；将得到的粗产物多次洗涤，过滤干燥得到液体产物；