一種離子液體改性聚氨酯涂料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種離子液體改性聚氨酯涂料及其制備方法。采用可聚合離子液體和醇類(lèi)化合物反應(yīng)，經(jīng)陰離子交換調(diào)節(jié)其溶解性，經(jīng)聚合得到羥基官能離子液體，最后將制得的羥基官能離子液體與異氰酸酯、溶劑、助劑混合。該離子液體改性聚氨酯涂料兼具了離子液體和聚氨酯材料二者的優(yōu)點(diǎn)，具有抗靜電效果好、熱穩(wěn)定性高、分散性好、化學(xué)穩(wěn)定性好的性能，而且低揮發(fā)、無(wú)毒、不易燃。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種離子液體改性聚氨酯涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及涂料，具體是指一種離子液體改性聚氨酯涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽(yáng)離子所組成的鹽，也 稱(chēng)為低溫熔融鹽。離子液體作為一種環(huán)境友好的綠色新型溶劑，近年來(lái)得到了越來(lái)越多的 關(guān)注。它具有穩(wěn)定、揮發(fā)性低、可設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。除了作為溶劑外，還衍生出負(fù)載型離子 液體，質(zhì)子離子液體，可聚合離子液體，多功能離子液體等新生代的離子液體。當(dāng)離子液體 包含至少一個(gè)可聚合基團(tuán)時(shí)，這樣的離子液體稱(chēng)之為可聚合離子液體(PIL)。
[0003] 聚氨酯材料具備許多優(yōu)異的性能，如不易燃燒、散發(fā)的氣味小、低毒性、對(duì)環(huán)境的 危害小，另外一般聚氨酯特有的柔韌度好、強(qiáng)度高、抗老化和耐摩擦等的優(yōu)異性能外，還具 有成膜性高，涂膜性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0004] 現(xiàn)有的涂料在很多特殊領(lǐng)域，如，光學(xué)器件、電子機(jī)器、木材等領(lǐng)域表現(xiàn)出抗靜電 效果不佳、耐熱性不好、分散性不好、化學(xué)穩(wěn)定性不佳等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種離子液體改性聚氨酯涂料及其制備方法，該離子 液體改性聚氨酯涂料具有抗靜電效果好、熱穩(wěn)定性高、分散性好、化學(xué)穩(wěn)定性好的性能。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種離子液體改性聚氨酯涂 料，包括離子液體改性聚氨酯涂料成膜物、助劑和溶劑。
[0007] 作為優(yōu)選，所述助劑為消泡劑、平流劑和成膜助劑中的一種或多種;所述溶劑為選 酯類(lèi)溶劑或水或者二者組合。
[0008] 作為優(yōu)選，所述成膜物按照質(zhì)量份數(shù)包含以下成分:羥基官能離子液體40-60份， 苯乙烯5-10份，引發(fā)劑加入量為全部乙烯基單體總重量的0.1-3份，異氰酸酯單體40-60份。
[0009] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種離子液體改性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于，合成方 法如下：
[0010] 步驟1、向可聚合離子液體中加入醇類(lèi)化合物反應(yīng)得到可聚合的羥基官能離子液 體；
[0011] 步驟2、將步驟1得到的可聚合的羥基官能離子液體進(jìn)行陰離子交換反應(yīng)，得到合 適的可聚合的羥基官能離子液體，在引發(fā)劑的作用下聚合得到羥基官能聚離子液體，添加 共聚物；
[0012] 步驟3、將異氰酸酯與羥基官能離子液體、助劑及溶劑混合。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的可聚合離子液體包含陽(yáng)離子和陰離子基團(tuán)，并且具有至少一個(gè) 烯鍵式不飽和的可聚合基團(tuán)，烯鍵式不飽和的可聚合基團(tuán)經(jīng)由烷基基團(tuán)與所述陽(yáng)離子基團(tuán) 連接。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的可聚合離子液體的陽(yáng)離子基團(tuán)為取代的咪唑鑰。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的可聚合離子液體的連接基團(tuán)為不超過(guò)4個(gè)碳的烷基。
[0016] 作為優(yōu)選，所述可聚合離子液體具有以下式結(jié)構(gòu)通式：
[0018] 式中：
[0019] L含羥基 [0020] η為0到4的整數(shù)。
[0021] 作為優(yōu)選，所述的可聚合離子液體陰離子為有機(jī)陰離子或者無(wú)機(jī)陰離子。
[0022] 作為優(yōu)選，所述步驟2中引發(fā)劑為油溶性引發(fā)劑;所述步驟3中異氰酸酯和羥基官 能離子液體按照NC0: 0Η=0.8:1 -1.3:1摩爾比復(fù)配。
[0023] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：該離子液體改性聚氨酯涂料兼具了 離子液體和聚氨酯材料二者的優(yōu)點(diǎn)，具有抗靜電效果好、熱穩(wěn)定性高、分散性好、化學(xué)穩(wěn)定 性好的性能，而且低揮發(fā)、無(wú)毒、不易燃。制備方法具有易操作性和可推廣性。
【具體實(shí)施方式】 [0024] 實(shí)施例1
[0025] 步驟1、在圓底燒瓶中加入47gl_乙烯基咪唑，將62g溴乙醇置于恒壓滴液漏斗中， 緩慢滴加到圓底燒瓶中，慢慢升溫至45°C。在45°C下繼續(xù)反應(yīng)lh，反應(yīng)過(guò)程中液體逐漸消 失，并出現(xiàn)褐色固體物質(zhì)。反應(yīng)結(jié)束后，分別用乙醚和乙酸乙酯分別洗滌，最終可得淡黃色 固體粉末106g。得到可聚合的羥基官能離子液體。
[0026] 步驟2、在圓底燒瓶中加入50g 3-羥乙基-1-乙烯基咪唑溴鹽，加入50mL水使之完 全溶解，再加入29g四氟硼酸鉀，30°C下反應(yīng)6h，除去部分水，有大量固體析出。用去離子水 和乙酸乙酯分別洗滌，得到淡黃色固體粉末48g。
[0027] 步驟3、在圓底燒瓶中加入48g 3-羥乙基-1-乙烯基咪唑四氟硼酸鹽，加入30mL乙 腈使之完全溶解，升溫至80°C后，加入0.4g偶氮二異丁腈。之后在80°C下反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束 后，會(huì)有大量固體粉末析出。冷卻，抽濾，用乙腈洗滌濾出的淡黃色固體粉末，40g。
[0028]步驟4、將羥基官能離子液體40g分散于20g水中，再向其中加入甲苯二異氰酸酯40 ~45g、消泡劑5g，平流劑3g，室溫下攪拌lh可得離子液體改性的聚氨酯涂料。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 步驟1、在圓底燒瓶中加入47gl-乙烯基咪唑，將55g 3-氯-1，2-丙二醇置于恒壓滴 液漏斗中，緩慢滴加到圓底燒瓶中，慢慢升溫至60°C。在70°C下繼續(xù)反應(yīng)2h，反應(yīng)過(guò)程中液 體逐漸消失，并出現(xiàn)土黃色固體物質(zhì)。反應(yīng)結(jié)束后，分別用乙醚和乙酸乙酯分別洗滌，最終 可得淡黃色固體粉末l〇〇g。得到可聚合的羥基官能離子液體。
[0031]步驟2、在圓底燒瓶中加入50g丙二醇基-1-乙烯基咪唑氯鹽，加入50mL水使之完全 溶解，再加入31g四氟硼酸鉀，40°C下反應(yīng)6h，除去部分水，有大量固體析出。用去離子水和 乙酸乙酯分別洗滌，得到淡黃色固體粉末57g。
[0032] 步驟3、在圓底燒瓶中加入57g丙二醇基-1-乙烯基咪唑四氟硼酸鹽，6g苯乙烯，加 入40mL乙腈使之完全溶解，升溫至80°C后，加入0.7g偶氮二異丁腈。之后在80°C下反應(yīng)6h。 反應(yīng)結(jié)束后，會(huì)有大量固體粉末析出。冷卻，抽濾，用乙腈洗滌濾出的土黃色固體粉末，58g。
[0033] 步驟4、將羥基官能離子液體40g分散于15g水中，再向其中加入異佛爾酮二異氰酸 酯35~40g、消泡劑5g，平流劑3g，室溫下攪拌lh可得離子液體改性的聚氨酯涂料。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 步驟1、在圓底燒瓶中加入47gl-乙烯基咪唑，將109g 2-氯-1，4-丁二醇置于恒壓 滴液漏斗中，緩慢滴加到圓底燒瓶中，慢慢升溫至70°C。在70°C下繼續(xù)反應(yīng)2h，反應(yīng)過(guò)程中 液體逐漸消失，并出現(xiàn)灰色固體物質(zhì)。反應(yīng)結(jié)束后，分別用乙醚和乙酸乙酯分別洗滌，最終 可得淡黃色固體粉末l〇〇g。得到可聚合的羥基官能離子液體。
[0036]步驟2、在圓底燒瓶中加入50g 丁二醇基-1-乙烯基咪唑氯鹽，加入30mL水使之完全 溶解，升溫至80°C后，加入0.75g偶氮二異丁腈。之后在80°C下反應(yīng)10h。反應(yīng)結(jié)束后，會(huì)有大 量固體粉末析出。冷卻，抽濾，用水洗滌濾出的深黃色固體粉末，40g。
[0037]步驟3、將羥基官能離子液體40g分散于8g水中，再向其中加入異佛爾酮二異氰酸 酯三聚體35~40g、消泡劑5g，平流劑3g，室溫下攪拌lh可得離子液體改性的聚氨酯涂料。 [0038] 實(shí)施例4
[0039] 步驟1、在圓底燒瓶中加入47gl_丙烯基咪唑，將54g溴乙醇置于恒壓滴液漏斗中， 緩慢滴加到圓底燒瓶中，慢慢升溫至45°C。在45°C下繼續(xù)反應(yīng)lh，反應(yīng)過(guò)程中液體逐漸消 失，并出現(xiàn)褐色固體物質(zhì)。反應(yīng)結(jié)束后，分別用乙醚和乙酸乙酯分別洗滌，最終可得淡黃色 固體粉末95g。
[0040] 步驟2、在圓底燒瓶中加入50g 3-羥乙基-1-丙烯基咪唑溴鹽，加入50mL水使之完 全溶解，再加入29g四氟硼酸鉀，40°C下反應(yīng)4h，有大量固體析出。用去離子水和乙酸乙酯分 別洗滌，得到淡黃色固體粉末50g。
[0041 ]步驟3、在圓底燒瓶中加入50g 3-羥乙基-1-丙烯基咪唑四氟硼酸鹽，3g苯乙烯，加 入30mL乙腈使之完全溶解，升溫至80°C后，加入0.4g偶氮二異丁腈。之后在80°C下反應(yīng)8h。 反應(yīng)結(jié)束后，會(huì)有大量固體粉末析出。冷卻，抽濾，用乙腈洗滌濾出的淡黃色固體粉末，46g。
[0042]步驟4、將羥基官能離子液體40g分散于20g水中，再向其中加入甲苯二異氰酸酯40 ~45g、消泡劑5g，平流劑3g，室溫下攪拌2h可得離子液體改性的聚氨酯涂料。
[0043]除上述優(yōu)選實(shí)施例外，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本 發(fā)明作出各種改變，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求所定義的范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種離子液體改性聚氨酯涂料，其特征在于，包括離子液體改性聚氨酯涂料成膜物、 助劑和溶劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的離子液體改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述助劑為消泡 劑、平流劑和成膜助劑中的一種或多種;所述溶劑為選酯類(lèi)溶劑或水或者二者組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的離子液體改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述成膜物按照質(zhì) 量份數(shù)包含以下成分:羥基官能離子液體40-60份，苯乙烯5-10份，引發(fā)劑加入量為全部乙 烯基單體總重量的0.1-3份，異氰酸酯單體40-60份。4. 一種離子液體改性聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于，合成方法如下： 步驟1、向可聚合離子液體中加入醇類(lèi)化合物反應(yīng)得到可聚合的羥基官能離子液體； 步驟2、將步驟1得到的可聚合的羥基官能離子液體進(jìn)行陰離子交換反應(yīng)，得到合適的 可聚合的羥基官能離子液體，在引發(fā)劑的作用下聚合得到羥基官能聚離子液體，添加共聚 物； 步驟3、將異氰酸酯與羥基官能離子液體、助劑及溶劑混合。5. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的制備方法，其特征在于，所述的可聚合離子液體包含陽(yáng)離子 和陰離子基團(tuán)，并且具有至少一個(gè)烯鍵式不飽和的可聚合基團(tuán)，烯鍵式不飽和的可聚合基 團(tuán)經(jīng)由烷基基團(tuán)與所述陽(yáng)離子基團(tuán)連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的制備方法，其特征在于，所述的可聚合離子液體的陽(yáng)離子基 團(tuán)為取代的咪唑鑰。7. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)5所述的制備方法，其特征在于，所述的可聚合離子液體的連接基團(tuán) 為不超過(guò)4個(gè)碳的烷基。8. 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的制備方法，其特征在于，所述可聚合離子液體具有以下式結(jié) 構(gòu)通式： 式中：L含羥基 n為0到4的整數(shù)。 作為優(yōu)選，所述的可聚合離子液體陰離子為有機(jī)陰離子或者無(wú)機(jī)陰離子。 作為優(yōu)選，所述步驟2中引發(fā)劑為油溶性引發(fā)劑;所述步驟3中異氰酸酯和羥基官能離 子液體按照NC0:0H=0.8:1-1.3:1摩爾比復(fù)配。
【文檔編號(hào)】C09D175/04GK106047123SQ201610596688
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日 公開(kāi)號(hào)201610596688.3, CN 106047123 A, CN 106047123A, CN 201610596688, CN-A-106047123, CN106047123 A, CN106047123A, CN201610596688, CN201610596688.3
【發(fā)明人】王飛躍
【申請(qǐng)人】上海巨峰化工有限公司, 王飛躍