基于二异氰酸酯中发色团的荧光型水性聚氨酯乳液的制法

摘要

本发明公开了一种基于二异氰酸酯中发色团的荧光型水性聚氨酯乳液的制法，特征是先用含有荧光发色团的一元胺或一元醇与三异氰酸酯反应，或用含有荧光发色团的二元胺或二元醇与具有对称结构的二异氰酸酯反应合成出含有荧光发色团的二异氰酸酯，再与常用二异氰酸酯进行组合，部分或全部替代常用二异氰酸酯从而制备出荧光型水性聚氨酯。采用本发明方法通过调节二异氰酸酯和扩链剂的种类和比例，可使制备的荧光型水性聚氨酯硬段含量、种类以及荧光发色团的含量（2-40wt%范围）可控，所制得的荧光型水性聚氨酯具有荧光发色团分布均匀，不易迁移，荧光强度持久性好，在获得荧光性质的同时，可获得光学、热学以及某些功能特性方面的改善。

主权项

一种荧光型水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括含有荧光发色团的二异氰酸酯的制备，以及使用该荧光型二异氰酸酯与常用二异氰酸酯进行组合，部分或全部替代常用二异氰酸酯，与二羟基或二胺基化合物反应生成荧光型水性聚氨酯；所述含有荧光发色团的二异氰酸酯的制备包括：一种是采用含有荧光发色团Fluorophore的一元胺或一元醇与三异氰酸酯反应制得荧光型二异氰酸酯，其反应式表示为：式中的R₁为三异氰酸酯中除异氰酸酯基团外的主体结构；当含荧光发色团的物质为一元胺时，将质量百分比浓度为20‑50％的三异氰酸酯的N,N‑二甲基甲酰胺溶液加入到三口瓶中，搅拌并升温至20‑50℃，0.5‑1小时内滴加质量百分比浓度为20‑50％的一元胺的N,N‑二甲基甲酰胺溶液；其中三异氰酸酯与一元胺物质的量之比为1:1；滴加完成后在搅拌下保持20‑50℃反应1‑4个小时结束反应，冷却后减压蒸馏除去溶剂，产物用丙酮或二氯甲烷洗涤后在真空干燥箱中干燥至恒重，得到荧光型二异氰酸酯；当含荧光发色团的物质为一元醇时，将质量百分比浓度为20‑50％的三异氰酸酯的N,N‑二甲基甲酰胺溶液加入到三口瓶中，搅拌并升温至20‑50℃，0.5‑1小时内滴加质量百分比浓度为20‑50％的一元醇的N,N‑二甲基甲酰胺溶液；其中三异氰酸酯与一元醇物质的量之比为1:1；加入按其中非溶剂性组分质量为基准0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡，滴加完成后在搅拌下保持50‑80℃反应4‑6个小时结束反应，冷却后减压蒸馏除去溶剂，产物用丙酮或二氯甲烷洗涤后在真空干燥箱中干燥至恒重，得到荧光型二异氰酸酯；或，另一种是含有荧光发色团的二元胺或二元醇与具有对称结构的二异氰酸酯反应制得荧光型二异氰酸酯，其反应式表示为：式中的R₂为具有对称结构的二异氰酸酯中除异氰酸酯基团外的主体结构；当含荧光发色团的物质为二元胺时，将质量百分比浓度为20‑50％的具有对称结构的二异氰酸酯的N,N‑二甲基甲酰胺溶液加入到三口瓶中，搅拌并升温至20‑50℃，0.5‑1小时内滴加质量百分比浓度为20‑50％的二元胺的N,N‑二甲基甲酰胺溶液；具有对称结构的二异氰酸酯与二元胺物质的量之比为2:1；滴加完成后在搅拌下保持20‑50℃反应1‑4个小时结束反应，冷却后减压蒸馏除去溶剂，产物用丙酮或二氯甲烷洗涤后在真空干燥箱中干燥至恒重，得到荧光型二异氰酸酯；当含荧光发色团的物质为二元醇时，将物质的量之比为2:1的具有对称结构的二异氰酸酯和二元醇加入到三口瓶中，加入以具有对称结构的二异氰酸酯和二元醇的重量为基准50‑80％的N,N‑二甲基甲酰胺作为溶剂，和0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡为催化剂，搅拌下保持50‑80℃下反应4‑6个小时结束反应，冷却后减压蒸馏除去溶剂，产物用丙酮或二氯甲烷洗涤后在真空干燥箱中干燥至恒重，得到荧光型二异氰酸酯；然后进行荧光型水性聚氨酯乳液的制备，包括：先以水性聚氨酯中非水性和非溶剂性组分的质量为基准，将按该基准质量30‑70％的大分子二元醇在110‑120℃脱水0.5‑1.5小时，再按该基准质量加入15‑50％的含有荧光发色团的二异氰酸酯与常用二异氰酸酯的混合物，在70‑100℃反应2‑4小时后加入4‑8％的亲水扩链剂、1.5‑11％的二元醇扩链剂、0.01‑0.08％的二月桂酸二丁基锡和20‑50％丙酮或丁酮，在60‑90℃反应1‑4小时，然后在高速剪切和0‑40℃的条件下加入3‑6％的三乙胺，反应1‑5分钟后加入200‑300％的水和0‑5％的二元胺扩链剂，搅拌5‑30分钟后将反应产物转入旋转蒸发仪，在40‑50℃、0.01MPa真空条件下脱去丙酮或丁酮，得到荧光型水性聚氨酯乳液。