[發明專利]一種含磷棕櫚油基純水性聚氨酯納米乳液及制備方法

在審

• 申請號: 202010217898.3
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111253549A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 賈潤萍;董香濱;徐小威;史繼超;吳丹丹;何新耀;任靜宇;段延捷
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C08G18/36
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;吳寶根

本發明公開了一種含磷棕櫚油基純水性聚氨酯納米乳液及制備方法，首先利用棕櫚油、磷酸、催化劑和開環劑制備含磷棕櫚油基多元醇，將含磷棕櫚油基多元醇、低聚物多元醇、二異氰酸酯反應一段時間后制備出含磷棕櫚油基聚氨酯預聚體，加入親水擴鏈劑、小分子擴鏈劑及中和劑，再加入去離子水乳化，得到含磷棕櫚油基純水性聚氨酯粗乳液，再用高壓均質機制備納米乳液。本發明所述制備方法實驗步驟簡單、反應時間短、生產效率高，緩解了水性聚氨酯對石油資源的依賴程度，降低生產成本；得到的含磷棕櫚油基水性聚氨酯納米乳液顏色淺，較未改性的水性聚氨酯乳液體系均一，具有良好的穩定性，成膜后的阻燃性、模量、強度均有提高。

技術領域

本發明涉及一種含磷棕櫚油基純水性聚氨酯納米乳液及制備方法，屬于高分子材料領域，尤其涉及一種含磷棕櫚油基純水性聚氨酯納米乳液的制備方法。

背景技術

水性聚氨酯(WPU)以水為溶劑，既繼承了溶劑型聚氨酯強附著力、高硬度、耐磨等優點，又有著水性涂料低VOC，無HAPs(hazardous air pollutants)的優勢，應用廣泛。WPU有泡沫塑料、彈性體、熱塑性塑料、膠黏劑、涂料、纖維等產品形式，用于保溫材料、家具、服裝、鞋材、防水涂料、機械零件、汽車、高鐵及生物醫學等領域。目前，用于制備水性聚氨酯的多元醇中有75％為石油基聚醚多元醇，成本受原油價格影響較大，且難以降解，影響生態環境。隨著石油資源的日漸匱乏以及人們對可持續發展和環境保護的日漸重視，以可再生資源為原材料的生物基WPU越來越受到關注。生物基多元醇可取代部分(20％～30％)石油基聚醚多元醇用于制備水性聚氨酯。植物油基多元醇的使用能夠降低對石油資源的依賴，同時產品可降解，對生態環境影響小。作為一種可再生資源，植物油具有資源豐富、成本低廉等優點。植物油含有碳碳雙鍵、酯鍵等官能團，有利于進行環氧化、氫化、氧化、酯交換、胺解等改性反應，制備的改性植物油已廣泛用于生物基化學品及合成材料領域。

油棕是世界上生產效率最高的產油植物，有“世界油王”的美譽，主要分布在亞洲的馬來西亞和印度尼西亞、非洲的西部和中部、南美洲的北部和中美洲。棕櫚油是指從油棕樹上的棕櫚果肉中壓榨出的一種富含甘油三酯的油脂。棕櫚油中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸各占50％，具有較好的氧化穩定性，是優秀的工業用油。棕櫚油作為世界上最具價格優勢的食用植物油，價格低于其他油料如大豆油和菜籽油等，在世界工業加工市場上具有很強的競爭力。由于其低廉的價格和良好的加工性能和改性潛力，棕櫚油及其相關產品在食品、洗滌用品、化妝品、油脂化工等方面均有著重要用途。我國在植物油基多元醇的研究方面相對落后，而我國是世界上的石油消耗大國和植物油生產大國，因此研究植物油基多元醇以部分替代石油基多元醇具有重要的意義。此外用高壓均質機利用其高速剪切、高頻震蕩、空穴現象和對流撞擊等機械力作用和相應的熱效應，由此引發的機械力及化學效應可將粗乳液制備成納米乳液，納米乳液分散體穩定性好，不易發生聚合或分離的現象，具有產品均一、穩定性強、制備效率高、催化劑及添加劑依賴需求度低等優點。

發明內容

本發明的目的之一，選用棕櫚油基多元醇部分替代石油基多元醇制備水性聚氨酯，每分子棕櫚油平均只含有1.6～1.8個雙鍵，棕櫚油雙鍵較少，制備的棕櫚油多元醇羥基數量易于控制，粘度適中，在工藝路線和原料使用上也較其他研究不同，操作簡單，生產效率高；通過引入磷元素制備出含磷棕櫚油基多元醇，所制備出的水性聚氨酯也較其他植物油多元醇所制備的顏色淺，較未改性的水性聚氨酯乳液具有良好的穩定性，成膜后的模量、強度、阻燃性等均有提高。

本發明的目的之二，傳統的油性聚氨酯污染環境嚴重、毒性大、成本高，所用的多元醇大多來源于石油，不可再生。本發明選用棕櫚油基多元醇部分替代石油基聚醚多元醇制備純水性聚氨酯納米乳液，降低了污染，緩解對石油的依賴，且原料來源廣泛，使用成本低。納米乳液用高壓均質制備方法，工藝簡單，無需表面活性劑，生產成本低，污染小，制備的乳液粒徑小，分布窄，乳液穩定。

為了達到上述目的，本發明提供了一種含磷棕櫚油基純水性聚氨酯納米乳液制備方法，其特征在于，其制備過程所用的原料，按質量百分比計算，其組成及配比如下：