[发明专利]一种超支化水性聚氨酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超支化水性聚氨酯的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

早在1952年，Flory就从理论上提出AB_n(n≥2)单体可以通过自缩聚作用形成高度支化的聚合物，但它在近几年才受到广泛重视。高度支化聚合物可分为两类：树枝状大分子和超支化聚合物。树枝状大分子具有结构完整性，整个分子中只有支化结构和终端基团，不存在线性结构，相对分子质量分布均匀。超支化聚合物结构并不规整，分子中存在线性结构、支化结构和终端基团，相对分子质量分布较宽。因此，超支化聚合物的概念理解为：结构不完全规整的树枝状大分子。树枝状大分子由于具有大量的外部官能团和规整的球形结构，因而具有一些特殊的性质，如具有良好的流体力学性能，低粘度，容易成膜以及多功能性等。而超支化聚合物虽然在结构上有一些缺陷，但制备方法简单，不需进行纯化或只需进行简单的纯化，且具有类似树枝状大分子的结构，因而具有广阔的应用前景，近年来也受到了众多学者的广泛关注。

上世纪90年代初，Kim和Webster定义了超支化聚合物，至今已有大量的超支化聚合物被合成，如超支化聚苯、超支化聚氨酯、超支化聚酯，超支化聚醚、超支化聚酰胺、超支化聚酯酰胺等。超支化聚氨酯除具有一般超支化聚合物所共有的诸如粘度低、溶解能力增强、成膜性能好等优点外，还具有良好的耐水性、热稳定性等，所以在理论和应用上超支化聚氨酯逐渐成为研究的热点。随着人们对环境保护意识的增强，以及超支化聚氨酯的新合成方法的出现，超支化聚氨酯的研究由早期的溶剂型和固体粉末型超支化聚氨酯逐步转向超支化水性聚氨酯。

虽然人们在近几年以多种方法合成了超支化聚氨酯，但是仍存在一些不足。中国专利CN1385451(2002)以及CN1385450(2002)以二异氰酸酯(A₂单体)与单氨基多元醇(bB_n单体)反应生成含有一个异氰酸酯基和多个羟基的AB_n单体，AB_n单体通过自身的缩合就合成了超支化聚氨酯；中国专利CN101074278(2007)以二异氰酸酯(A₂单体)与三元醇(B₃单体)合成了超支化聚氨酯；中国专利CN1791621(2006)用丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯与二乙醇胺、二异丙醇胺、乙醇胺反应，合成含三个羟基的bB₂或b₂B单体，bB₂或b₂B单体与二异氰酸酯反应，生成AB₂或A₂B单体，再以AB₂或A₂B合成超支化聚氨酯，这些超支化聚氨酯因都不含亲水基团，无法分散到水中，而且硬段含量较高，柔韧性较差。中国专利CN1966544(2007)以二异氰酸酯与低聚物二元醇反应生成A₂型大分子单体，此大分子单体再与bB₂合成超支化聚氨酯，从而增加了超支化聚氨酯中软段的含量，使柔韧性增加，但合成的超支化聚氨酯仍不能分散到水中。中国专利CN101440150(2009)以二异氰酸酯与含羧基的二元醇反应生成亲水性A₂单体，以亲水性A₂单体与bB₂单体合成了超支化水性聚氨酯，但此聚氨酯仍无法摆脱柔韧性差的缺点。中国专利CN101445697(2009)以二异氰酸酯、低聚物二元醇以及羧基二醇合成线性聚氨酯预聚体，线性聚氨酯预聚体再与端羟基超支化聚合物反应生成超支化聚氨酯，由于超支化聚合物中不含亲水基团，从而也不能达到水分散的要求，另外，此反应易凝胶。

发明内容

本发明的目的在于制备一种能在水中分散的超支化水性聚氨酯。具体来说就是将线性聚氨酯接枝到超支化聚氨酯上，同时将亲水基团引入到超支化聚氨酯和线性聚氨酯中，从而合成超支化水性聚氨酯。合成的超支化水性聚氨酯具有特殊的星形结构，内部为超支化聚氨酯部分，外部为线性聚氨酯部分，此特殊结构使其具有良好的水分散性和耐水性。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

超支化水性聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：