本发明专利技术提供了一种两亲性聚己内酯多元醇及其制备方法和应用。所述聚己内酯多元醇是以磺酸盐型起始剂和己内酯为原料，通过开环聚合制备得到的。本发明专利技术提供的聚己内酯多元醇含有磺酸盐基团，其用于制备水性聚氨酯时无需进行水性扩链和中和成盐步骤，简化了水性聚氨酯的制备工艺，所制备的聚氨酯材料可应用于胶黏剂和涂料等领域。和涂料等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种两亲性聚己内酯多元醇及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于多元醇领域，具体的涉及一种两亲性聚己内酯多元醇及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]聚己内酯多元醇(PCL)是由己内酯经开环聚合制备得到的一类多元醇，具有较好的柔韧性和伸展性。以聚己内酯多元醇为软段制备的聚氨酯耐水解性、耐热性和耐候性均优于己二酸系聚酯多元醇制备的聚氨酯，同时聚己内酯型聚氨酯也具有优异的低温柔韧性、耐撕裂性和耐磨性，因此，被广泛应用于弹性体、胶黏剂和涂料等领域。
[0003]聚己内酯多元醇具有优良的耐水解性，可用于制备水性聚氨酯。目前，以聚己内酯多元醇制备水性聚氨酯时，需使用水性扩链剂(二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸等)对聚氨酯预聚体进行扩链和中和成盐才可赋予聚氨酯亲水特性。专利CN111621046A公开了一种以可生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法，其使用的水性聚氨酯制备方法为：将聚己内酯多元醇和异氰酸酯反应制备聚氨酯预聚体，然后添加亲水扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)进行扩链，扩链完成后加入中和剂成盐，最后加入去离子水乳化即可得到水性聚氨酯，该法制备水性聚氨酯需进行水性扩链和中和成盐，步骤较多。目前，大赛璐以DMPA为起始剂制备了两亲性聚己内酯多元醇产品，以该产品制备水性聚氨酯时，无需进行水性扩链步骤，但仍需加入胺类中和剂进行中和成盐，该过程不仅增加了产品的VOC含量，同时由于亲水基团羧酸盐耐酸碱性差，故制备的聚氨酯乳液储存稳定性和pH稳定性也较差。
[0004]因此，开发一种两亲性聚己内酯多元醇，并将其用于制备具有良好稳定性的聚氨酯乳液显得尤为重要。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种两亲性聚己内酯多元醇及其制备方法和应用。使用本发所述的聚己内酯多元醇制备水性聚氨酯，无需进行水性扩链和中和成盐步骤，大大简化了水性聚氨酯的合成工艺，且所制备的聚氨酯乳液具有优异的储存稳定性和pH稳定性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种两亲性聚己内酯多元醇，所述两亲性聚己内酯多元醇由磺酸盐型起始剂和己内酯单体通过开环聚合制得，其中，所述己内酯单体和磺酸盐型起始剂的摩尔比为(3
‑
100):1，优选为(5
‑
35):1，更优选为(7
‑
16):1。
[0008]本专利技术中，所述磺酸盐型起始剂为含有磺酸盐基团的二元醇，优选具有如下结构：
[0009][0010]其中，m为0
‑
5整数，n为0
‑
5的整数；优选m为0
‑
2的整数，n为0
‑
2的整数；
[0011]其中，R1和R2各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基或丁基，优选R1和R2各自独立地为氢或甲基；R3为苯基或次甲基，优选R3为次甲基；R4为苯基或其中，k为0
‑
3的整数，优选R4为k为0
‑
1的整数；
[0012]其中，M为Li、Na、K阳离子中的一种，优选M为Na阳离子；
[0013]优选地，所述磺酸盐型起始剂为1,4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠和/或1,2
‑
二羟基
‑3‑
丙磺酸钠。
[0014]本专利技术中，所述两亲性聚己内酯多元醇的羟值为10
‑
200mg KOH/g，优选羟值为30
‑
150mg KOH/g，更优选羟值为56
‑
112mg KOH/g。
[0015]本专利技术中，制备所述多元醇的方法包含以下步骤：将磺酸盐型起始剂和己内酯单体混合，升温后加入催化剂反应，真空脱除未反应的单体，降温出料，得到所述两亲性聚己内酯多元醇。
[0016]本专利技术中，所述混合后升温至150
‑
210℃。
[0017]本专利技术中，所述方法的反应时间为3
‑
5h。
[0018]本专利技术中，所述方法的抽真空时间为1
‑
3h。
[0019]本专利技术中，所述方法中催化剂为钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、氯化亚锡、新癸酸锌、氧化锌和2
‑
乙基己酸锌中的一种或多种，优选为辛酸亚锡；优选地，所述催化剂的加入量为10
‑
500ppm，优选为50
‑
300ppm，以磺酸盐型起始剂和己内酯单体总质量计。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种两亲性聚己内酯多元醇的用途。
[0021]一种两亲性聚己内酯多元醇的用途，所述多元醇为权利要求1
‑
5中任一项所述的两亲性聚己内酯多元醇，所述两亲性聚己内酯多元醇用于制备水性聚氨酯，制备得到的聚氨酯乳液具有长期储存稳定性和pH值稳定性。
[0022]本专利技术中，所述两亲性聚己内酯多元醇制备的水性聚氨酯应用于水性胶黏剂、水性涂料、汽车漆和木器漆领域。
[0023]在一种实施方案中，所述制备水性聚氨酯的方法包括以下步骤：
[0024](1)预聚阶段：将本专利技术所述的两亲性聚己内酯多元醇、二异氰酸酯单体、扩链剂和催化剂加入到反应釜中，氮气保护，70
‑
80℃下反应，直至NCO含量达到理论值，加入有机溶剂，调节体系粘度，降温、出料；
[0025](2)乳化阶段：将聚氨酯树脂加入到乳化釜中，按照固含量30
‑
60％缓慢加入去离子水，在800
‑
2000r/min转速下进行乳化，并通过减压蒸馏的方式脱除有机溶剂，即可得到聚氨酯乳液。
[0026]在一种实施方案中，所述二异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)中的一种或多种，优选地，所述异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种或多种。
[0027]在一种实施方案中，所述扩链剂为乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、1,5
‑
戊二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇、新戊二醇和1,6
‑
己二醇中的一种或多种，优选所述扩链剂为1,4
‑
丁二醇、新戊二醇和1,6
‑
己二醇中的一种或多种。
[0028]在一种实施方案中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡，优选为二月桂酸二丁基锡。
[0029]在一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种两亲性聚己内酯多元醇，其特征在于，所述两亲性聚己内酯多元醇由磺酸盐型起始剂和己内酯单体通过开环聚合制得，其中，所述己内酯单体和磺酸盐型起始剂的摩尔比为(3
‑
100):1，优选为(5
‑
35):1，更优选为(7
‑
16):1。2.根据权利要求1所述的两亲性聚己内酯多元醇，其特征在于，所述磺酸盐型起始剂为含有磺酸盐基团的二元醇，优选具有如下结构：其中，m为0
‑
5整数，n为0
‑
5的整数；优选m为0
‑
2的整数，n为0
‑
2的整数；其中，R1和R2各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基或丁基，优选R1和R2各自独立地为氢或甲基；R3为苯基或次甲基，优选R3为次甲基；R4为苯基或其中，k为0
‑
3的整数，优选R4为k为0
‑
1的整数；其中，M为Li、Na、K阳离子中的一种，优选M为Na阳离子；优选地，所述磺酸盐型起始剂为1,4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠和/或1,2
‑
二羟基
‑3‑
丙磺酸钠。3.根据权利要求1或2所述的两亲性聚己内酯多元醇，其特征在于，所述两亲性聚己内酯多元醇的羟值为10
‑
200mg KOH/g，优选羟值为30
‑
150mg KO...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，张存玉，付小亮，何勇，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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