聚氨酯缔合型增稠剂的研制

刘　震 1 , 许钧强 1 , 夏红兵 2

        (1 . 深圳海川化工科技有限公司 , 广东深圳 518040; 2 . 山东滨化集团有限责任公司 , 山东滨州 256619) 
 
 
    摘　要 : 利用异佛尔酮二异氰酸酯 ( IPD I) 与一定相对分子质量的聚乙二醇进行本体聚合得到聚氨酯单体 , 加入扩链剂和封端剂进行改性 , 最后与溶剂和助溶剂进行复配成缔合型聚氨酯增稠剂成品。对合成过程中的温度、催化剂、加料次序及滴加速率等条件进行了研究 , 同时对合成的缔合型聚氨酯增稠剂与国外某知名公司类似产品做了在乳胶漆中的应用对比研究。

    关键词 : 缔合型增稠剂 ; 异佛尔酮二异氰酸酯 ; 聚氨酯 ; 封端剂

    0 　引　言

    传统增稠剂如纤维素型、碱溶胀型增稠剂等应用于乳胶漆中具有流动性低、流平性差、刷痕重和辊涂易飞溅等缺陷 , 缔合型增稠剂的特点是在亲水的分子链端或侧链带有适当的疏水基团 , 从而使缔合型增稠剂分子可以像大分子表面活性剂一样形成胶束 , 亲水端与水分子以氢键缔合 , 疏水端与乳液粒子、表面活性剂等的疏水结构以分子间配向效应吸附缔合在一起 , 在水中形成立体网状结构 ; 达到增加黏度、增加流平性、提高涂膜丰满度、改善涂膜手感的目的 , 使外墙涂料和高性能的内墙涂料具有良好的流平性、耐水性、洗刷性、防飞溅性、耐划伤性、抗生物分解性及涂膜光泽等满意的效果。

    1 　实验部分

    1. 1 　原料及实验仪器

    聚乙二醇 ( 相对分子质量 6 000 ～ 10 000) 、异佛尔酮二异氰酸酯 ( IPD I) 、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、曲拉通 616 、月桂醇、 1, 4- 丁二醇、 N - 甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚等。数显电动搅拌机、电加热套、真空泵、蛇型冷凝管、温度计、恒压分液漏斗、烧杯、蒸馏瓶、 Brookfield 黏度计等。

    1. 2 　实验合成过程

    将计量好的聚乙二醇物料投入带冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中 , 升温至烧瓶中的物料全部溶解 , 开搅拌 , 升温至 100 ℃ 进行真空脱水 2 . 5 ～ 3 . 0 h 。将计量好的催化剂加入四口烧瓶中 , 加快搅拌速度为 500 r/min, 将烧瓶中的物料在该搅拌速度下混匀 15 ～ 20 min, 同时适当降温至 (80 ± 2 ) ℃。将计量好的 IPD I 溶解在一定的 N - 甲基吡咯烷酮中 , 达到一定的黏度 , 将该物料置于分液漏斗滴加器中 , 于 (80 ± 2) ℃条件下滴加 IPD I 的 N - 甲基吡咯烷酮溶液 , 滴加的速度控制在 < 30 滴 /min, 滴加过程中防止物料出现爆聚凝胶的现象。滴加完毕 IPD I 后 , 将物料置于 ( 85 ± 2) ℃下反应 1 h, 保持反应物料颜色为浅色透明液体 , 此时计量加入封端剂。升温至物料温度为 120 ～ 130 ℃ , 反应物料必须处于一定的搅拌速度下 , 于该温度下及该搅拌速度下反应 2 ～ 2 . 5 h, 至反应物料为淡黄色达到一定的黏度。降温至反应温度为 95 ～ 100 ℃ , 于该温度下保温反应 1 h 后计量加入预先准备好的 1, 4 - 丁二醇于 (90 ± 2) ℃下反应 1 . 5 h, 取样分析物料中异氰酸酯残留物 含量低于 0 . 3% 即为合格。在原来的装置的条件下添加一个蒸馏装置 , 将物料中的溶剂 N - 甲基吡咯烷酮在一定的温度条件下减压脱除分馏出来并计量 , 待物料中的溶剂分离合格以后得到的固体物即为合成的聚氨酯单体。

    1. 3 　成品调配

    将聚氨酯单体与溶剂及助溶剂在一定的温度和搅拌条件下进行调配 , 即成为缔合型聚氨酯增稠剂。

    2 　结果与讨论

    2. 1 　对黏度的影响

    将 HD I 、 IPD I 、 TD I 、 MD I 、 HMD I 与聚乙二醇 6000 在一定的封端剂及相同的工艺条件下进行聚合反应所得到的聚氨酯增稠流变剂加入长兴化工公司的苯丙乳液 6516 - 2 中进行增稠性能测试 , 其用量对黏度的影响见图 1 。