[發明專利]一種蓖麻油酸基UV固化水性樹脂的制備方法

在審

• 申請號: 201510945203.2
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105348487A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 姚伯龍;趙海平;鄭春森;王利魁;李洪萍;孫常青
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08G18/79
• 分類號: C08G18/79;C08G18/67;C09D175/04
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于生物基可再生資源材料與紫外光固化性聚氨酯材料的制備領域，具體涉及一種植物油酸可UV固化水性樹脂的制備方法。

背景介紹

隨著人們對材料安全和環境保護的日益重視，以水為分散介質并采用紫外光固化技術相結合的水性UV固化聚氨酯涂料應運而生。而水性聚氨酯乳液所使用的親水擴鏈劑對乳液粒徑及其穩定性有密切關系，當前親水擴鏈劑的研究主要是羧酸型，磺酸型，非離子型和兩性親水親水擴鏈劑。這些親水擴鏈劑都有自己的優缺點，就常用的羧酸型親水擴鏈劑2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)，為白色粉狀，難溶解，需大量丙酮或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)事先對其溶解后方能加到體系中，即使采用價格昂貴的2,2-二羥甲基丁酸(DMBA)都需要一定量的溶劑溶解。20℃時DMBA，DMPA在丙酮中的溶解度僅為為15％和1％。而蓖麻油酸(Ricinoleicacid)可由蓖麻油通過常溫水解發、加壓水解發、皂化酸化發制備，近年來于麗娜等人已成功采用酶法制得高純度蓖麻油酸。蓖麻油酸是天然生物原料的加工產物，環保健康，常溫下為液態，鏈中的羥基在雙鍵的電子效應下易與六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體上的NCO反應，而端羧基與三乙胺中和后，能形成穩定的乳液粒子。

發明內容

本發明的目的在于利用植物油酸取代傳統親水擴鏈劑，合成一種健康環保的水性光固化樹脂；提供一種生物基可UV固化水性樹脂的制備方法。發明中利用蓖麻油酸本身結構優勢成功取代了傳統親水擴鏈劑，既環保，性能又好。蓖麻油酸自身的羥基與異氰酸根反應得到聚氨酯結構，且另一端游離的羧基正好可以用來乳化成水性、以六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體為核，接上季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)引入雙鍵，以聚乙二醇為軟段，最終合成啞鈴結構樹脂，該樹脂體系還同時具有水性、光固化、生物基多種優良特性。

本發明的技術方案是：

一種蓖麻油酸油基可UV固化水性有機硅聚氨酯樹脂的制備方法，包括如下步驟：

(1)將蓖麻油酸聚酯二元醇升溫至80-100℃，真空脫水處理30min，得到脫水后的聚酯二元醇和蓖麻油酸

(2)NCO半封端聚酯型預聚物的合成：將一定量的催化劑、活性封端劑、阻聚劑和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體加入250ml四口燒瓶中將溫度升至47-50℃，反應2-3小時當NCO達到理論值時，得到初聚體。再將初聚體溫度控制在75℃，加入蓖麻油酸，整個過程用丙酮控制體系粘度并通氮氣保護，反應3小時當NCO達到理論值后，停止反應，用冰水浴急速冷卻體系，并用干凈滴液漏斗封存待用。

(3)啞鈴結構預聚物的合成：另取取250ml干凈四口瓶，加入計量聚醚二元醇和催化劑，將第二步產物緩慢滴加到四口瓶中，至NCO全部反應結束。

(4)乳液的形成：繼續往體系中加入計量水和中和劑，攪拌至結束。

步驟(2)和(3)中所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的至少一種；

步驟(2)中所述活性封端劑為丙烯酸羥乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)中的至少一種；

步驟(2)中所述阻聚劑為對苯二酚、對甲氧基苯酚中的至少一種；

步驟(4)中所述中和劑為三乙胺；

步驟(4)中所述聚醚二元醇分子量可以為400g/mol、600g/mol、1000g/mol和2000g/mol；

本發明的有益效果是：通過以上反應，合成得到健康環保UV固化植物油酸基水性聚氨酯涂料。該樹脂可用于指甲油、木器和首飾等有較高健康要求的環境。

具體實施方式

實施例1

(1)將11.61g六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體、0.1g二月桂酸二丁基錫(DBTDL)、0.05g4-甲氧基苯酚(MEHQ)及5ml丙酮加入裝有攪拌器、冷凝管、恒壓滴液漏斗和氮氣導管的干燥四口燒瓶中，室溫攪拌均勻，通氮氣保護，逐步升溫至50℃，用恒壓滴液漏斗控制滴速為1秒/滴，逐滴滴加5.96gPETA，反應3h，當體系中NCO含量達到理論值第一步反應結束。

(2)第一步結束后，升高體系溫度到65℃繼續以2-3秒/滴的速率逐滴滴加5.97g蓖麻油酸，反應2.5h，同時滴定體系中游離的-NCO含量，達到理論值后，讓體系冰浴速冷至室溫。