[發(fā)明專利]桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410139739.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103881049A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周盡花;皮少鋒;肖紅波;廖有為;孫漢洲;譚曉風;章懷云;楊晶;李妮;麻文杰;蔡波;夏勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中南林業(yè)科技大學
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/66;C08G18/10;C08G18/24
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 謝德珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學合成領(lǐng)域，尤其涉及一種桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液的制備方法。

背景技術(shù)

水性聚氨酯是聚氨酯粒子分散在水中的二元膠態(tài)體系，它不僅可以實現(xiàn)環(huán)保所要求的低VOC排放，而且還能保留傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯的一些優(yōu)良性能，如低溫柔順性好、耐磨性和耐屈撓性優(yōu)異等。但水性聚氨酯存在著耐水性差、耐溶劑性差、力學性能不足等缺點，嚴重限制了它的使用范圍。所以，需要對水性聚氨酯進行改性以提高其綜合性能。

目前，水性聚氨酯的改性方法主要有：環(huán)氧樹脂改性、有機硅改性、丙烯酸酯改性、納米材料改性和植物油改性等。其中，天然植物油具有來源廣泛、品種繁多、價格低廉、可選擇性強、可降解和可再生等諸多優(yōu)點，所以，植物油改性水性聚氨酯越來越受到人們重視。

在植物油中，采用大豆油、亞麻油、蓖麻油、玉米油、桐油通過化學合成改性水性聚氨酯樹脂的方法亦有報道。該方法是將上述植物油進行醇解改性后，替代或部分替代低聚物多元醇與異氰酸酯發(fā)生反應。由于植物油醇解的反應時間長、反應溫度高、操作繁瑣，易引起植物油自身發(fā)生雙鍵與雙鍵之間的聚合，并且醇解產(chǎn)物是單甘脂、二甘酯，植物油和甘油的混合物，將其加入到水性聚氨酯的制備過程中，會造成聚氨酯分子量分布不均，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量，達不到改性的預期效果。目前，以桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯的方法尚未見文獻報道。本制備方法采用將桐油制備成高純度的桐油酸單甘酯，再將其引入到水性聚氨酯的制備過程中，獲得桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液。該方法具有生產(chǎn)成本低、操作簡便、生產(chǎn)周期短、環(huán)境污染小等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中的缺點。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液的制備方法，通過以下工藝來實現(xiàn)：多異氰酸酯和低聚物多元醇反應得到預聚物，預聚物在催化劑催化下與小分子擴鏈劑、親水擴鏈劑和改性劑桐油酸單甘酯反應得到聚氨酯樹脂，聚氨酯樹脂被成鹽劑中和后乳化得到桐油酸單甘脂改性水性聚氨酯乳液。其反應式如下：

基于上述原理，具體步驟如下：

①在反應器中加入一定量的低聚物多元醇，110℃下真空脫水1-2?h；

②向低聚物多元醇中加入低聚物多元醇質(zhì)量1.5?倍-3.5倍的丙酮，于60℃-80℃下滴加低聚物多元醇質(zhì)量0.5倍-1.5倍的多異氰酸酯，反應1-2?h；

③向上步驟反應溶液中加入少量的催化劑，滴加低聚物多元醇質(zhì)量分數(shù)5%-30%的親水擴鏈劑、0.1%-6%的小分子擴鏈劑和6%-30%的改性劑桐油酸單甘脂的混合物，反應3-5?h；

④將上步驟的反應溶液降溫至40℃-50℃后，加入低聚物多元醇質(zhì)量分數(shù)5%-30%的成鹽劑三乙胺，反應20?min?-40?min；

⑤反應溶液再次降溫至30℃-40℃后，在高速攪拌下加入低聚物多元醇質(zhì)量2.5倍-4.5倍的去離子水，乳化分散30?min?-40?min后減壓脫去丙酮，得到桐油酸單甘酯改性水性聚氨酯乳液。

在本發(fā)明中，所述多異氰酸酯為甲苯2,4-二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六次甲基二異氰酸酯(HDI)、苯二甲撐二異氰酸酯(XDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、六氫甲苯二異氰酸酯(HTDI)和多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)中的一種或幾種的混合物。

在本發(fā)明中，所述低聚物多元醇為聚四氫呋喃二醇、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己二酸丙二醇酯(PPA)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)、聚己二酸己二醇酯(PHA)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚氧化乙烯二醇(PEG)和聚碳酸酯二醇(PCDL)中的一種或幾種的混合物。

在本發(fā)明中，所述小分子擴鏈劑為1,4-丁二醇(BDO)、一縮二乙二醇(DEG)、乙二醇(EG)、1,2-丙二醇(1,2-PDO)、1,6-己二醇(1,6-HDO)、新戊二醇(NPG)、乙二胺和丁二胺中的一種或幾種的混合物。

在本發(fā)明中，所述親水擴鏈劑為二羥甲基丙酸(DMPA)、乙二胺基乙磺酸鈉、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉及其衍生物、二羥甲基丁酸(DMBA)、1,2-二羥基-3-丙磺酸鈉(DHPA)、二羥甲基乙酸和二羥甲基丁二酸中的一種。

在本發(fā)明中，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫(DBTDL)、辛酸亞錫(T-9)和二醋酸二丁基錫中的一種。