CN112961301B - 具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚氨酯增稠剂，具体涉及一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂及其制备方法。该方法包括：原料准备；活性预聚；活性封端；接枝改性；成品化。本发明中，增稠剂分子结构中具有较长的主链结构和4个聚醚分枝，并在其侧向及尾部还引入了长链烷基；同时，其主链结构具有阴离子性或阳离子性。较大的主链结构及其侧向的疏水缔合结构使增稠剂的增稠能力更强，用量更省；阴离子基团使得增稠剂更易于乳化和分散，增稠速度更快；阳离子基团使得增稠剂具有一定的反电解质性能，耐盐性能更好；多个支链上的“遥爪型”疏水缔合结构使其分子间的缔合作用和对稀溶液的增稠能力更强。

Description

具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等加工领域的缔合型聚氨酯增稠剂，具体涉及一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂及其制备方法。
背景技术
缔合型聚氨酯增稠剂具有流平性好、黏度稳定、综合手感好等优点，而在水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等领域获得广泛应用。然而，常见缔合型聚氨酯增稠剂的主链结构较小，其流变性虽好，但增稠能力较差；同时，缔合型聚氨酯增稠剂多为非离子型，鲜见有离子型尤其是阳离子型结构的报道，由于其分子中缺乏强亲水基团，而使其增稠能力和耐盐性不佳。此外，线性聚氨酯增稠剂易于制备且流变性较好，但其分子间缔合能力较差，粘度较低；星型聚氨酯增稠剂虽分子间缔合性较强、增稠性能较好，但其流变性较差。因此，将两种结构相结合，并引入离子性结构和侧向缔合长链，以平衡聚氨酯增稠剂的综合性能将是未来研究的热点。基于现有技术的缔合型聚氨酯增稠剂及其相关技术特征主要有：采用不同结构的脂肪族二元醇对聚氨酯预聚体进行扩链并以高级脂肪族一元醇对其进行封端，以获得具有双缔合尾基的线性结构；采用含有不同烷基链数的一元醇对聚氨酯预聚体进行封端，以获得具有多缔合尾基的枝化结构；采用小分子三元醇对聚氨酯半封端预聚体进行扩链，制备星型水性聚氨酯缔合型增稠剂等。
目前，缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法包括以下几种：
1、侧长链烷基改性的“梳状”缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、辅助剂、溶剂，其中：聚合单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇2000～8000、甘油单油酸酯、正十六醇；辅助剂为聚合催化剂二月桂酸二丁基锡；溶剂为乙酸乙酯。
如蔡玲、张兵、鲍俊杰等所著“疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备与表征”(《涂料工业》2016年46卷第1期)公开的疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备方法，以甘油单油酸酯为扩链剂、聚乙二醇为亲水链段、异佛尔酮二异氰酸酯为连接点，并通过十六醇封端合成了疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂。
该方法制备出的水性聚氨酯缔合型增稠剂临界胶束浓度较低，用量较省；同时，增稠剂的自增稠效果可方便地通过其分子中亲水链段的长度以及疏水侧链部分的含量来调节。然而，由于增稠剂分子中缺乏强亲水性的可电离基团，导致其乳胶粒可能较大，增稠速度较慢且增稠能力相对较差；同时，由于同样的原因，增稠剂的亲水性需要较长链节的聚乙二醇结构来保障，因此产物的分子量较大，导致反应体系粘度较高，不易控制；当然，由于增稠剂为非离子型，因此在结构上不利于调节增稠剂的耐酸和耐碱性能。
2、端长链烷基改性的“枝化”缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、辅助剂、溶剂，其中：聚合单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇6000、具有多个长链烷基(C10)的一元醇封端剂；辅助剂为聚合催化剂月桂酸二丁基锡；溶剂为甲苯。
如彭军、李欣、郑岩青等人所著“树形分子疏水改性聚氨酯缔合增稠剂的合成及在乳液中的流变行为”(《涂料工业》2016年46卷第11期)公开的树形分子疏水改性聚氨酯缔合增稠剂的制备方法，采用末端疏水尾链数不同的封端剂对聚氨酯预聚体进行封端，制备了具有短而多的疏水尾基的聚氨酯缔合增稠剂。
该产品中短而多的疏水链有利于增加有效网链密度，形成更强的疏水网络结构，因此增稠效果明显好于普通单疏水尾链封端的产品。然而，由于产物分子中的疏水结构短而集中且长度相同，因此其对涂料粒子的缔合“可及度”受限；同时，增稠剂分子主链结构的差异化和分子量的差异化也较小，导致其分子间的缔合密度不够均匀，即缔合结构的缺陷相对集中。因此，增稠剂分子间的缔合结构形成的速度较慢，局部缔合密度却相对较高，导致解缔合较难，应用受限。此外，该制备方法中的多尾封端剂难以制备，价高且难以获得。
3、端长链烷基改性的“星型”缔合型聚氨酯增稠剂的制备方法，它的原料包括聚合单体、辅助剂、溶剂，其中：聚合单体包括异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇6000、十六醇、丙三醇、三羟甲基丙烷；辅助剂为聚合催化剂二月桂酸二丁基锡；溶剂为丙酮。
如宋忠奥、杨建军、吴庆云等人所著“星型水性聚氨酯缔合型增稠剂的合成及其性能”(《精细化工》2017年34卷第1期)公开的星型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备方法，采用利用异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇6000反应制备预聚体，以丙三醇或三羟甲基丙烷作为扩链剂、十六醇为封端剂，制备了星型结构的水性聚氨酯缔合型增稠剂。
该方法制备的“星型”缔合型聚氨酯增稠剂在低剪切时黏度维持在较高水平，剪切速率较高时出现剪切稀化现象，具有良好的触变性。然而，该“星型”缔合型聚氨酯增稠剂需要先行制备半封端的单官能(单异氰酸酯基团)单体。在制备半封端单官能单体时，由于基团之间的反应缺乏选择性，导致对产物结构的控制难度较大。同时，由于产物结构中不可避免地会出现一定量的十六醇双封端结构并伴随有游离的十六醇，导致增稠剂于增稠体系中不能充分溶解或分散，影响产品质量和使用效果。此外，该制备方法在反应中后期，反应体系粘度很大，反应不易控制，不便于组织大规模生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂及其制备方法。采用该方法制备的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂产品可用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等。本发明中，增稠剂分子结构中具有较长的主链结构和4个聚醚分枝，并在其侧向及尾部还引入了长链烷基；同时，其主链结构具有阴离子性或阳离子性。较大的主链结构及其侧向的疏水缔合结构使增稠剂的增稠能力更强，用量更省；阴离子基团使得增稠剂更易于乳化和分散，增稠速度更快；阳离子基团使得增稠剂具有一定的反电解质性能，耐盐性能更好；多个支链上的“遥爪型”疏水缔合结构使其分子间的缔合作用和对稀溶液的增稠能力更强。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，所述方法包括以下步骤
(1)原料准备：所述原料含有聚合单体、有机溶剂和聚合催化剂；其中，聚合单体包括异氰酸酯、聚乙二醇、扩链剂和封端剂；
聚乙二醇为含水率不高于2‰且分子量为1000-3000的聚乙二醇中的一种或两种；
异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯三聚体；
扩链剂为离子型扩链剂与非离子型扩链剂以摩尔比为(3～4):2混合的混合物，其中，所述离子型扩链剂为阴离子扩链剂或阳离子扩链剂，所述非离子扩链剂为1,2-C14～16二醇中的一种；
所述阴离子扩链剂二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中；所述阳离子扩链剂为N-甲基二乙醇胺或N-丁基二乙醇胺中；
封端剂为含水率不高于2‰的聚乙二醇单烷基酯中的一种；所述聚乙二醇单烷基酯的化学式为HO(C2H4O)nOCCmH2m+1，n＝100～150、m＝16～18；
聚合单体中各组分的摩尔份数为：异佛尔酮二异氰酸酯10、扩链剂3～5、聚乙二醇6～8、1,6-己二异氰酸酯三聚体1.95～2.00、封端剂4.00～4.05；其中：扩链剂与聚乙二醇的摩尔份数之和为11；
聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.04～0.06重量％；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
优选地，所述步骤(2)具体为：
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至65～75℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为70～80℃，保温反应40～50min；
(2.3)降温并控制反应温度60～70℃，在30～40min内将溶于总量30～40重量％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度65～75℃保温反应10～20min，匀速投入60～80％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为75～85℃，保温反应60～90min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体。
优选地，所述步骤(3)具体为：
(3.1)将步骤(2)的反应体系降温至60～70℃；
(3.2)将步骤(3.1)中的物料于30～40min内加入到用总量30～40重量％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为60～70℃；
(3.3)升温至70～80℃，继续搅拌反应80～100min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体。
优选地，所述步骤(4)具体为：
(4.1)在15～20min内向步骤(3)的反应体系中加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为75～85℃；
(4.2)维持温度为75～85℃，搅拌反应100～150min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子。
优选地，所述步骤(5)具体为：
(5.1)将步骤(4)中的反应体系在不高于100℃下脱除溶剂至固含量不低于50％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
优选地，所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮和乙基吡咯烷酮中的一种。
优选地，所述聚合催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
优选地，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.042～0.058重量％。
优选地，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.045～0.055重量％。
本发明第二方面提供由上述方法制备的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和特点：
1、本发明增稠剂分子中具有较长的主链结构和相距较远的多个聚醚分枝，并在其主链的侧向及增稠剂分子尾部还引入了长链烷基。较大的主链结构及其侧向的疏水缔合结构使增稠剂的增稠能力更强，用量更省；相距较远的枝化结构使得增稠剂的分子内缔合作用较弱，其增稠性、流变性、耐盐性、耐酸碱性等主要应用性能较好。
2、本发明在传统非离子聚氨酯增稠剂分子结构中嵌入了适量强亲水性的可电离基团，即增稠剂主链结构具有阴离子性或阳离子性。阴离子基团使得增稠剂分子的亲水性更强、更易于乳化和分散，形成的乳胶粒较小，增稠速度更快；阳离子基团则使得增稠剂具有一定的反电解质性能，耐盐性能更好。同时，由于离子性增稠剂的分子间缔合能力较强，因此其增稠能力、保水性和抱水性得到提升。
3、本发明在向聚氨酯增稠剂分子的线性主链结构中引入离子性基团的同时，还向其侧位引入了适量的长链烷基，配合其尾部多个支链上的“遥爪型”亲水/疏水链，丰富了缔合结构并改善了缔合结构的完整性，使得增稠剂的增稠能力、流变性、抗析水性能获得改善。即增稠剂分子间的缔合作用更强，对稀溶液的增稠性能更佳。
4、本发明将“线性”和“星型”将两种缔合型聚氨酯增稠剂结构相结合，并引入离子性长主链结构和侧向缔合长链，聚氨酯增稠剂的综合性能优异。
5、本发明选择较小分子量的聚乙二醇构建增稠剂的主链结构，加之离子型扩链剂对其主链上聚乙二醇长链的隔离作用，明显降低了体系粘度，有利于组织大规模生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，所述方法包括以下步骤
(1)原料准备：所述原料含有聚合单体、有机溶剂和聚合催化剂；其中，聚合单体包括异氰酸酯、聚乙二醇、扩链剂和封端剂；
聚乙二醇为含水率不高于2‰且分子量为1000-3000的聚乙二醇中的一种或两种；
异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯三聚体；
扩链剂为离子型扩链剂与非离子型扩链剂以摩尔比为(3～4):2混合的混合物，其中，所述离子型扩链剂为阴离子扩链剂或阳离子扩链剂，所述非离子扩链剂为1,2-C14～16二醇中的一种；
所述阴离子扩链剂二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中；所述阳离子扩链剂为N-甲基二乙醇胺或N-丁基二乙醇胺中；
封端剂为含水率不高于2‰的聚乙二醇单烷基酯中的一种；所述聚乙二醇单烷基酯的化学式为HO(C2H4O)nOCCmH2m+1，n＝100～150、m＝16～18；
聚合单体中各组分的摩尔份数为：异佛尔酮二异氰酸酯10、扩链剂3～5、聚乙二醇6～8、1,6-己二异氰酸酯三聚体1.95～2.00、封端剂4.00～4.05；其中：扩链剂与聚乙二醇的摩尔份数之和为11；
聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.04～0.06重量％；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
在优选的实施方式中，对于有机溶剂的用量没有特殊的要求，可以为本领域的常规选择，只有能够使聚合反应正常进行即可。
在优选的实施方式中，所述步骤(2)具体为：
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至65～75℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为70～80℃，保温反应40～50min；
(2.3)降温并控制反应温度60～70℃，在30～40min内将溶于总量30～40(重量)％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度65～75℃保温反应10～20min，匀速投入60～80％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为75～85℃，保温反应60～90min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体。
在具体的实施方式中，在步骤(2.5)中，反应温度可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃；反应时间可以为60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min。
在优选的实施方式中，所述步骤(3)具体为：
(3.1)将步骤(2)的反应体系(即制得的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体)降温至60～70℃；
(3.2)将步骤(3.1)中的物料于30～40min内均匀加入到用总量30～40(重量)％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为60～70℃；
(3.3)升温至70～80℃，继续搅拌反应80～100min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体。
在优选的实施方式中，所述步骤(4)具体为：
(4.1)在15～20min内向步骤(3)的反应体系(即制得的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体)中均匀加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为75～85℃；
(4.2)维持温度为75～85℃，搅拌反应100～150min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子。
在具体的实施方式中，在步骤(4.2)中，反应温度可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃；反应时间可以为100min、105min、110min、115min、120min、125min、130min、135min、140min、145min或150min。
在优选的实施方式中，所述步骤(5)具体为：
(5.1)将步骤(4)中的反应体系(即制得的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子)在不高于100℃下脱除溶剂至固含量不低于50％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
在优选的实施方式中，所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮和乙基吡咯烷酮中的一种。
在优选的实施方式中，所述聚合催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
在优选的实施方式中，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.042～0.058重量％。
进一步优选地，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.045～0.055重量％。
在具体的实施方式中，所述聚合催化剂的用量可以为聚合单体总重量的0.04重量％、0.042重量％、0.044重量％、0.046重量％、0.048重量％、0.05重量％、0.052重量％、0.054重量％、0.056重量％、0.058重量％或0.06重量％。
本发明所述的方法制备的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂可广泛用于水性涂料、纺织品印花、水性树脂涂层等领域，具有增稠能力强、流变性好、洗脱率高等优点。成品须于阴凉、干燥处密封保存。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
表1
Figure BDA0002938495350000111
实施例1
(1)原料准备，所述原料的具体选择和用量如表1所示；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至70℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为75℃，保温反应47min；
(2.3)降温并控制反应温度67℃，在32min内将溶于总量32％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度72℃保温反应12min，匀速投入80％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为82℃，保温反应87min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(3.1)将步骤(2.5)的反应体系降温至62℃；
(3.2)将步骤(3.1)中的物料于32min内均匀加入到用总量32％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为62℃；
(3.3)升温至75℃，继续搅拌反应92min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(4.1)在17min内向步骤(3.3)的反应体系中均匀加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为77℃；
(4.2)维持温度为81℃，搅拌反应135min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂；
(5.1)将步骤(4.2)中的反应体系在90℃下脱除溶剂至固含量为60％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂产品S1。
实施例2
(1)原料准备，所述原料的具体选择和用量如表1所示；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至67℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为72℃，保温反应47min；
(2.3)降温并控制反应温度62℃，在37min内将溶于总量40％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度67℃保温反应12min，匀速投入70％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为77℃，保温反应90min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(3.1)将步骤(2.5)的反应体系降温至67℃；
(3.2)将步骤(2.1)中的物料于37min内均匀加入到用总量37％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为67℃；
(3.3)升温至77℃，继续搅拌反应95min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(4.1)在17min内向步骤(3.3)的反应体系中均匀加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为82℃；
(4.2)维持温度为82℃，搅拌反应135min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂；
(5.1)将步骤(4.2)中的反应体系在80℃下脱除溶剂至固含量为64％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂产品S2。
实施例3
(1)原料准备，所述原料的具体选择和用量如表1所示；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至73℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为73℃，保温反应48min；
(2.3)降温并控制反应温度68℃，在38min内将溶于总量38％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度73℃保温反应18min，匀速投入80％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为82℃，保温反应88min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(3.1)将步骤(2.5)的反应体系降温至68℃；
(3.2)将步骤(3.1)中的物料于33min内均匀加入到用总量33％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为68℃；
(3.3)升温至78℃，继续搅拌反应98min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(4.1)在18min内向步骤(3.3)的反应体系中均匀加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为83℃；
(4.2)维持温度为83℃，搅拌反应145min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂；
(5.1)将步骤(4.2)中的反应体系在75℃下脱除溶剂至固含量为70％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂产品S3。
测试例
1、采用对粘度为50000～55000mPa·s白糊的成糊率对实施例制得的增稠剂的增稠能力进行评价，结果如表2所示。
表2
实施例1 实施例2 实施例3
1.30％ 1.25％ 1.20％
2、采用0.1％白糊的表面张力对实施例制得的增稠剂的流平性进行评价，结果如表3所示。
表3
实施例1 实施例2 实施例3
47.5mN/m 45.5mN/m 45.5mN/m
3、采用印制增稠剂后增重率为5％的纯棉布经80℃洗涤5分钟(浴比1:50)后的脱糊率对实施例制得的增稠剂的洗脱率进行评价，结果如表4所示。
表4
实施例1 实施例2 实施例3
96.0％ 95.5％ 95.0％
由表2-4的结果可知，采用本发明所述的方法制备的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂具有增稠能力强、流平性好和洗脱率高的特点。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤
(1)原料准备：所述原料含有聚合单体、有机溶剂和聚合催化剂；其中，聚合单体包括异氰酸酯、聚乙二醇、扩链剂和封端剂；
聚乙二醇为含水率不高于2‰且分子量为1000-3000的聚乙二醇中的一种或两种；
异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯三聚体；
扩链剂为离子型扩链剂与非离子型扩链剂以摩尔比为(3～4):2混合的混合物，其中，所述离子型扩链剂为阴离子扩链剂或阳离子扩链剂，所述非离子扩链剂为1,2-C14～16二醇中的一种；
所述阴离子扩链剂为 二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所述阳离子扩链剂为N-甲基二乙醇胺或N-丁基二乙醇胺；
封端剂为含水率不高于2‰的聚乙二醇单烷基酯中的一种；所述聚乙二醇单烷基酯的化学式为HO(C2H4O)nOCCmH2m+1，n＝100～150、m＝16～18；
聚合单体中各组分的摩尔份数为：异佛尔酮二异氰酸酯10、扩链剂3～5、聚乙二醇6～8、1,6-己二异氰酸酯三聚体1.95～2.00、封端剂4.00～4.05；其中：扩链剂与聚乙二醇的摩尔份数之和为11；
聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.04～0.06重量％；
(2)活性预聚：将异佛尔酮二异氰酸酯与扩链剂、聚乙二醇、部分有机溶剂、部分聚合催化剂进行活性预聚反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体；
(3)活性封端：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体与1,6-己二异氰酸酯三聚体、部分有机溶剂进行活性封端反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体；
(4)接枝改性：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体与封端剂、剩余有机溶剂、剩余聚合催化剂进行接枝改性反应，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子；
(5)成品化：将具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子在真空下脱除有机溶剂至固含量不低于50％，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
2.根据权利要求1所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
(2.1)将聚乙二醇投入反应器中，搅拌均匀并升温至65～75℃；
(2.2)投入异佛尔酮二异氰酸酯，控制反应温度为70～80℃，保温反应40～50min；
(2.3)降温并控制反应温度60～70℃，在30～40min内将溶于总量30～40重量％的有机溶剂中的扩链剂投入反应体系中；
(2.4)维持反应温度65～75℃保温反应10～20min，匀速投入60～80％的聚合催化剂；
(2.5)升温并控制反应温度为75～85℃，保温反应60～90min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂预聚体。
3.根据权利要求1或2所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：
(3.1)将步骤(2)的反应体系降温至60～70℃；
(3.2)将步骤(3.1)中的物料于30～40min内加入到用总量30～40重量％的有机溶剂稀释的1,6-己二异氰酸酯三聚体中，期间维持反应温度为60～70℃；
(3.3)升温至70～80℃，继续搅拌反应80～100min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂中间体。
4.根据权利要求1或2所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：
(4.1)在15～20min内向步骤(3)的反应体系中加入用剩余有机溶剂稀释的封端剂和剩余的聚合催化剂，期间维持反应温度为75～85℃；
(4.2)维持温度为75～85℃，搅拌反应100～150min，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂分子。
5.根据权利要求1或2所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：
(5.1)将步骤(4)中的反应体系在不高于100℃下脱除溶剂至固含量不低于50％；
(5.2)降温，制得具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
6.根据权利要求1所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、甲乙酮和乙基吡咯烷酮中的一种。
7.根据权利要求1或6所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述聚合催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
8.根据权利要求1所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.042～0.058重量％。
9.根据权利要求1或8所述的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂的制备方法，其特征在于，所述聚合催化剂的用量为聚合单体总重量的0.045～0.055重量％。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的具有离子化线性主链的枝化聚氨酯增稠剂。
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