CN105801792A - 亲水性双羟基化合物的合成方法 - Google Patents

亲水性双羟基化合物的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种亲水性双羟基化合物的合成方法，该方法为：在反应器中加入脱水甲苯及脱水聚乙二醇单甲醚溶解，在35℃以下加入异氰酸酯，升温至60‑100℃，加入T12保温2.5‑3h；测定NCO含量直至羟基反应完全；降温至40℃以下滴加脱水处理的双羟基胺，升温至60～90℃加入T12，保温2‑4h；测定NCO含量直至测不出为止；真空脱除甲苯，降温至60℃以下出料即得所述亲水性双羟基化合物。本发明的亲水性双羟基化合物的合成方法步骤少，操作简单，容易实现工业化生产，设备投资少，经济可行；生成的亲水性双羟基化合物具有良好的乳化、润湿、分散功能。

Description

亲水性双羟基化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及精细化工技术，具体涉及亲水性双羟基化合物的合成方法。
背景技术
各种高分子树脂是我们衣食住行中不可或缺的一种重要原材料，如被褥及服装的面料和内衬，汽车内外的油漆及装饰材料，建筑材料的粘合和内外墙的粉刷等，各种轮船及火车、飞机的内外涂层等。这其中包含很多品种如：醇酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等，它们中的大多数都是油性体系，其中溶剂在树脂中的重量百分比要占到50%以上，大量的溶剂在使用的过程中会逐渐迁移到表面流失到周围环境中，这就对周围的环境带来了污染、同时大大增加了原材料的成本。
随着能源的紧张及环保的要求越来越高，各种树脂的水性化趋势发展越来越快，其技术关键有两点：一是添加各种亲水性表面活性剂，缺点是降低了树脂的耐水性能、附着力及光泽等；二是在高分子链段引入亲水性功能材料，如各种羧酸等阴离子官能团化合物或者聚环氧乙烷等非离子化合物。
目前通过在高分子链段引入亲水性功能材料来达到树脂亲水话的目的是比较有利的方法，通过引入多种羧酸等阴离子官能团在该项技术中占据主导地位，但羧酸官能团的存在会有如下问题：生产时产品的粘度偏高，需要使用大量的有机胺用于中和，降低了聚合物对电解质及冷冻稳定性，不能与阳离子等反性物质混合使用。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种亲水性双羟基化合物的制备方法。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：本发明提供一种亲水性双羟基化合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）在反应器中加入经脱水预处理的甲苯及脱水聚乙二醇单甲醚溶解，在35℃以下边搅拌边加入异氰酸酯，继续搅拌，同时升温至60-100℃，加入催化剂T12，保温反应2-3小时，其中，NCO过量；
（2）在保温反应过程中测定NCO含量，直至羟基反应完全后开始降温；
（3）降温至40℃以下，滴加双羟基胺；
（4）滴加完毕，边搅拌边升温至60～90℃，加入催化剂T12，保温反应2-4小时；
（5）在保温反应过程中测定NCO含量，直至NCO值测不出时开始抽真空、温度保持在80-130℃脱除甲苯并回收；
（6）降温至60℃以下、出料即得所述亲水性双羟基化合物；
本发明中T12为二月桂酸二丁基锡。
所述聚乙二醇单甲醚为CH3O(CH2CH2O)nH中的一种，其中n=10-120。
所述步骤（1）和步骤（4）中的T12的用量与总反应物质的质量比为0.02-0.2%。
所述异氰酸酯为IPDI、TDI、MDI、HDI等含双-NCO官能团中的一种，步骤（1）中OH：NCO=1:2-2.1；步骤（3）中，-NH：NCO=0.95-1.05：1。
所述步骤（3）中的双羟基胺为二乙醇胺、二异丙醇胺中的一种，其用量为异氰酸酯摩尔量的0.95-1.05倍。
所述步骤（3）中，双羟基胺的滴加温度<40℃、滴加时间0.5-1小时。
所述步骤(1)中的聚乙二醇单甲醚和甲苯及步骤（3）中的双羟基胺必须经过脱水处理后使用。
所述的氨酯化反应为分段、二步氨酯化反应。
有益效果：本发明具有以下优点：本发明的亲水性双羟基化合物的合成方法步骤少，操作简单，容易实现工业化生产，设备投资少，经济可行；生成的亲水性双羟基化合物具有良好的乳化、润湿、分散功能。1、在聚合物的侧链提供亲水性非离子链段，不影响聚合物主链的结构和基本性能，可以均匀分布；2、可以和多种阴离子或阳离子功能原料混合使用；3、侧链结构降低了聚合物的粘度，因而降低了N-甲基吡咯烷酮等助溶剂的使用；4、大大提高聚合物对电解质和酸性介质的稳定性，提高了聚合物的冻融稳定性。可广泛应用于水性醇酸树脂、环氧树脂、聚酯、聚氨酯等多种体系，还可应用于表面活性剂、各种纤维浆料及日化原料。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
原料配方：甲苯：300ml、聚乙二醇单甲醚（Mn=650）:350g、IPDI（异佛二酮二异氰酸酯）：121g、T12:0.3g+0.3g、二乙醇胺：56g （注：聚乙二醇单甲醚、甲苯、二乙醇胺已经过脱水预处理）
在1000ml四口烧瓶中加入300ml甲苯、350g聚乙二醇单甲醚（Mn=650）溶解均匀，控制温度为33℃，加入IPDI、开始搅拌均匀后缓缓升温至80℃，在搅拌下加入0.3g T12进行氨酯化反应。80-85℃保温2.5小时，测定NCO含量，确认羟基反应完全。
降温至36℃，边搅拌边滴加经脱水处理的二乙醇胺56g，滴加时间约45分钟，滴完后缓缓升温至75℃，在搅拌下加入0.3g T12进行氨酯化反应。70-75℃保温2.5小时，测定NCO含量，确认NCO反应完全。
抽真空同时逐步升温至126℃至甲苯完全脱除，时间为2小时。
快速降温至52℃，出料即得亲水性双羟基化合物。
实施例2
原料配方：甲苯：300ml、聚乙二醇单甲醚（Mn=2000）:400g、IPDI（异佛二酮二异氰酸酯）：45g、T12:0.3g+0.3g、二乙醇胺：21g （注：聚乙二醇单甲醚、甲苯、二乙醇胺已经过脱水预处理）
在1000ml四口烧瓶中加入300ml甲苯、400g聚乙二醇单甲醚（Mn=2000）溶解均匀，控制温度为31℃，加入IPDI、开始搅拌均匀后缓缓升温至80℃，在搅拌下加入0.3g T12进行氨酯化反应。80-85℃保温2.5小时，测定NCO含量，确认羟基反应完全。
降温至38℃，边搅拌边滴加经脱水处理的二乙醇胺21g，滴加时间约32分钟，滴完后缓缓升温至80℃，在搅拌下加入0.3g T12进行氨酯化反应。75-80℃保温2.5小时，测定NCO含量，确认NCO反应完全。
抽真空同时逐步升温至128℃至甲苯完全脱除，时间为2小时。
快速降温至56℃，出料即得亲水性双羟基化合物。
实施例3：
原料配方：甲苯：200ml、聚乙二醇单甲醚（Mn=450）:300g、TDI（甲苯二氰酸酯）：118g、T12:0.1g+0.2g、二异丙醇胺：87g （注：聚乙二醇单甲醚、甲苯、二异丙醇胺已经过脱水预处理）
在1000ml四口烧瓶中加入200ml甲苯、300g聚乙二醇单甲醚（Mn=450）溶解均匀，控制温度为23℃，加入TDI、开始搅拌均匀后缓缓升温至65℃，在搅拌下加入0.1g T12进行氨酯化反应。70-75℃保温2.5小时，测定NCO含量，确认羟基反应完全。
降温至25℃，边搅拌边滴加经脱水处理的二异丙醇胺87g，滴加时间约52分钟，滴完后缓缓升温至77℃，在搅拌下加入0.2g T12进行氨酯化反应。75-80℃保温2小时，测定NCO含量，确认NCO反应完全。
抽真空同时逐步升温至124℃至甲苯完全脱除，时间为2小时。
快速降温至50℃，出料即得亲水性双羟基化合物。

Claims (9)

1.一种亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在反应器中加入经脱水预处理的甲苯及脱水聚乙二醇单甲醚溶解，在35℃以下边搅拌边加入异氰酸酯，继续搅拌，同时升温至60-100℃，加入催化剂T12，保温反应2-3小时，其中，NCO稍过量；
（2）在保温反应过程中测定NCO含量，直至羟基反应完全后开始降温；
（3）降温至40℃以下，滴加经过脱水处理的双羟基胺；
（4）滴加完毕，边搅拌边升温至60～90℃，加入催化剂T12，保温反应2-4小时；
（5）在保温反应过程中测定NCO含量，直至NCO值测不出时开始抽真空、温度保持在80-130℃脱除甲苯并回收；
（6）降温至60℃以下、出料即得所述亲水性双羟基化合物。
2.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：所述聚乙二醇单甲醚为CH3O(CH2CH2O)nH（其中n=10-120）中的一种。
3.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：所述异氰酸酯为IPDI、TDI、MDI和HDI含双-NCO官能团中的一种。
4.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：步骤（1）中OH：NCO=1:2-2.1。
5.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（4）中的T12的用量与总反应物质的质量比为0.02-0.2%。
6.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：步骤（3）中所述的双羟基胺为二乙醇胺、二异丙醇胺中的一种，必须经过脱水处理，其用量为异氰酸酯摩尔量的0.95-1.05倍。
7.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，-NH：NCO=0.95-1.05：1。
8.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，双羟基胺滴加温度<40℃、滴加时间0.5-1小时。
9.根据权利要求1所述的亲水性双羟基化合物的合成方法，其特征在于，所述的氨酯化反应为分段、二步氨酯化反应。
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