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新型梳状聚氨酯缔合型增稠剂的合成及性能研究

来源:黄艳玲,郭建维,吕满庚,梁利岩 发布时间:2011年02月10日
1 引 言聚氨酯增稠剂( HEUR) 是一种疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物,属于非离子缔合型增稠剂,是由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团3 部分组成。HEUR 的结构特点是疏水基封端,疏水基团起缔合作用,是增稠的决定因素;亲水链能提供化学稳定性和粘度稳定性[1 ,2 ] 。其增稠机理是HEUR的亲水端与水分子以氢键缔合,限制水的流动性,疏水端与乳液粒子、颜料粒子缔合而形成三维网状结构,导致体系粘度增加[ 3-7 ] 。由于聚氨酯增稠剂中起增稠作用的决定性因素是其疏水端,传统的聚氨酯增稠剂只在两端含有疏水基团,而梳状聚氨酯增稠剂是指每个增稠剂分子中间还有悬挂的疏水基[8-10 ] ,它能使原来的两点缔合变为多点缔合。多点缔合的聚氨酯增稠剂与乳胶粒子构成网状结构,大大提高乳胶漆的粘度,使乳胶漆既具有低剪切下的高粘度,又具有高剪切下的低施工粘度,提高了乳胶漆的质量[11 ] 。本研究在预先制备中间含长链烷基疏水性二醇的基础上,将其引入到聚氨酯预聚体中,使聚氨酯预聚体中间引入悬挂的疏水基,最后再用长链的烷基醇封闭得到梳状聚氨酯增稠剂。并考察了疏水性二醇与总羟基的摩尔比以及中间烷基链段大小对增稠剂(指梳状聚氨酯增稠剂,下同) 增稠效果的影响。2 实 验2. 1 试剂与原料异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) :工业级,进口;聚乙二醇( PEG) :进口分装;十二胺:分析纯,上海晶纯试剂有限公司;十六胺:90 %,上海晶纯试剂有限公司;十八胺:工业级;十六醇:分析纯,汕头光华化学厂;正丁基缩水甘油醚:工业级;二月桂酸二丁基锡(DB TDL) :分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司;甲苯:分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;二正丁胺:分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司;石油醚(30~60 ℃) :分析纯,天津市大茂化学试剂厂。2. 2 疏水性二醇的合成将计量的十六胺投入到带冷凝管、磁力搅
拌、恒压滴液漏斗、通N2 的三口烧瓶中,在N2 的保护下,升温熔融,按化学计量比稍过量的正丁基缩水甘油醚置于恒压滴液漏斗中,30~40min 滴完,之后升温至60 ℃,并反应8h ,最后减压蒸馏以除去未反应的反应产物,并滴定其羟值。合成路线如图1 所示。2. 3 梳状聚氨酯缔合型增稠剂的合成将计量的聚乙二醇(PEG) 和无水甲苯投入到带机械搅拌、分水器(含冷凝管) 和N2 入口的三口烧瓶中, 在N2 保护下甲苯共沸脱水, 之后降温至70 ℃,滴加少量二月桂酸二丁基锡和化学计量比的异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) 的无水甲苯溶液并反应1. 5h ,待预聚反应完成(用二正丁胺2甲苯法跟踪反应的进程,下同) 。升温至80 ℃,再加入一定比例(即疏水性二醇/ 总羟值) 的疏水性二醇进行扩链反应2h ,最后在加入长链烷基醇进行封端反应2h ,待聚合反应完成,再用低沸点石油醚沉淀、洗涤反应产物,抽滤之后,于50 ℃下真空干燥,得白色颗粒状固体,即梳状聚氨酯缔合型增稠剂。表1 列出了梳状聚氨酯缔合型增稠剂的原料组成。图2 列出了疏状聚氨酯缔合型增稠剂的合成路线。

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