[发明专利]一种醇酸预聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种醇酸预聚物及其制备方法和应用。本发明公开了一种以二羧基磺酸盐与小分子二元醇为原料，通过酯化反应制成醇酸预聚物，这种醇酸预聚物包括三种结构式的化合物。同时也公开了这种醇酸预聚物的具体制备方法，还公开了这种醇酸预聚物的应用。本发明提供了一种具有阴离子磺酸基和非离子亲水基的用于制造水性聚氨酯的醇酸预聚物。这种水溶性原料可用于制备羟基型水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯固化剂、水性封闭型聚氨酯固化剂，仅需要很少的加入量，就能使制成品具有很好的水分散性、水溶性和贮存稳定性。

技术领域

本发明涉及一种醇酸预聚物及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯涂料和聚氨酯胶粘剂的性能优异，被广泛应用于木器家具、汽车、建筑及软包装等领域。目前国内使用的这两类产品基本还是溶剂型的，主要是现有水性产品的加工技术还比较复杂，亲水性原料品种还比较单一，导致水性产品质量还不能完全代替溶剂型产品。随着人们环保意识的增强和国家环保法规执行力度的加大，水性聚氨酯已成为中小型企业产品转型发展的迫切需要，因此，研究便于加工的亲水性原材料将有助于聚氨酯涂料和聚氨酯胶粘剂由溶剂型向水性化转型。

聚氨酯业界人士致力于聚氨酯水性化研究的基本思路，是在传统的聚氨酯基础上引入亲水基团对其进行改性，使其易于在水中乳化分散，并保持一定的稳定性，为此，发表了一些专利文献。研究方法主要有非离子改性、阴离子改性、阳离子改性和混合改性，每一种改性方法都存在着一定的优势和不足，相比较而言阴离子磺酸基为亲水基团的优点更突出，它为强酸强碱盐，离子化程度较高，在乳胶粒之间形成了较强的静电排斥作用，阻止了乳胶粒凝聚，易制得高固含量(50％以上)的水性聚氨酯；它的亲水性好，较少的加入量就可达到满意的水分散效果。但是，磺酸类化合物是含水化合物或不含水的固体，它们只溶于水，不溶于有机溶剂，也不溶于二异氰酸酯，不能直接与异氰酸酯反应，要把磺酸基引入异氰酸酯结构需要架桥的中间环节，制造工艺比较复杂。为了简化阴离子磺酸基引入异氰酸酯主链的工艺方法，CN1648151A公开了一种水可分散的磺化聚酯多元醇，其在有机助剂中可直接与异氰酸酯反应，减化了加工步骤，但是，这种水可分散的磺化聚酯多元醇粘度比较大，北京佰源化工有限公司生产的分子量最小的产品BY3306B(分子量＝550)的固含量只有70％，含有30％的二乙二醇二甲醚溶剂，外观呈果冻状，不能溶解在一般的酯类、酮类溶剂中，且不溶于水，只能分散在水中。CN103570915A公开了采用这种水可分散的磺化聚酯二醇与聚酯二元醇、小分子二元醇、多元醇、二羟甲基丙酸、二异氰酸酯反应制备一种高固含羟基型水性聚氨酯树脂的方法，加入的二羟甲基丙酸是亲水基团，说明磺化聚酯二醇的亲水性还不够，还需要加入其他的亲水基团，另外，该水性树脂含有的羧基需要用有机胺中和，存在着制品有氨臭味及变黄的问题。

如何得到一种亲水性更好、加入量更少、对制品性能影响更小的亲水性原料是聚氨酯水性化研究迫在眉睫的工作。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明目的之一是提供一种醇酸预聚物，它集聚了阴离子磺酸基与非离子亲水基的优点，具有很好的水分散性或水溶性，还具有高活性的羟基和羧基，能直接与异氰酸酯基反应，是制造羟基型水性聚氨酯树脂和异氰酸酯型水性固化剂的水溶性原料。本发明目的之二是提供这种醇酸预聚物的制备方法。本发明目的之三是提供这种醇酸预聚物的应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种醇酸预聚物，包括式(1)～(3)所示结构的化合物：

式(1)～(3)中，R表示小分子二元醇的非醇羟基结构基团；M分别独立表示一价碱金属阳离子；

式(1)中，m＝0～3；式(2)中，n＝0～3；式(3)中，z＝0～2；

小分子二元醇为分子量小于300的二元醇。

这种醇酸预聚物的制备方法，是以二羧基磺酸盐与小分子二元醇为原料，通过酯化反应制成醇酸预聚物。