[發明專利]一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202211039038.0
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115417987A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 李文杰
• 申請（專利權）人: 湖北好口福食品有限公司
• 主分類號: C08G71/04
• 分類號: C08G71/04
• 代理公司: 廣州正明知識產權代理事務所(普通合伙) 44572
• 代理人: 成姍

本發明屬于高分子材料技術領域，具體公開一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法及應用。步驟包括：S1將環氧植物油和催化劑混合，填充CO₂反應，產物洗滌干燥，得植物油基環碳酸酯；S2將制得植物油基環碳酸酯和二胺擴鏈劑混合反應，當氨基含量小于添加量的10％時，加入丁酮繼續反應后冷卻反應物；S3在冷卻后反應物中添加中和劑進行中和反應，然后加水攪拌乳化或直接乳化，去除丁酮，即得植物油基NIWPUs。本發明通過綠色環保、簡便、簡單的工藝路線，制備了一系列植物油基陽/陰/非離子型NIWPUs，合成路線具有通用性，制備的植物油基NIWPUs均具有良好的穩定性和可調性。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法及應用。

背景技術

自1937年由奧托·拜耳博士發明聚氨酯以來，聚氨酯已成為最不可或缺的高分子材料之一，廣泛應用于泡沫、粘合劑、彈性體、涂料和纖維等領域。大多數商用聚氨酯的制備仍然依賴于多異氰酸酯和多元醇之間的聚加成反應。在過去的幾十年里，多異氰酸酯的生產和利用引起了人們對日益嚴重的環境問題和公眾健康意識的關注。異氰酸酯被認為是一種有毒的揮發性化合物，容易引起哮喘和皮炎。更嚴重的是，光氣是一種用于生產異氰酸酯的劇毒化合物，對環境和人類健康構成嚴重危害。此外，異氰酸酯還具有濕敏性，易與空氣中的水分發生反應，增加了生產、儲存、運輸的難度和成本。

與傳統的異氰酸酯聚氨酯相比，非異氰酸酯聚氨酯(NIPUs)以環碳酸酯與多胺的聚加成制備已被廣泛研究，有望實現聚氨酯工業的規模化生產。但是，NIPUs生產的大部分起始原料(二胺類、環碳酸酯等)主要來自石油資源，由于石油資源日益枯竭和環境問題重要性的日漸突出，利用生物質資源生產NIPUs引起了人們的廣泛關注。

植物油是可再生資源的典型代表之一，具有可用性快、固有可持續性、成本較低、結構獨特等優點。因此，環氧化植物油與CO₂的環加成反應是一種合成生物基環碳酸酯的有效方法。這條可持續的、綠色的、環境友好的路線不僅是當前背景下的一個優秀的固碳過程，也是從植物油中開發高附加值化學品的一個有吸引力的戰略。

雖然在植物油基環碳酸酯及其聚羥基聚氨酯的合成方面已經取得了很大進展，但此前報道的這些植物油基聚羥基聚氨酯大多是溶劑型的。通常含有大量揮發性有機化合物(VOCs)和有害空氣污染物(HAPs)，因此對生產者和用戶的健康構成巨大威脅。隨著越來越嚴格的法規和消費者對減少揮發性有機化合物(VOC)和有害空氣污染物(HAPs)的要求，環保型水性聚氨酯的復興在全球范圍內發生。而目前，針對植物油基水性NIPUs的設計和制備尚未有報道。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法及應用。通過綠色、簡便、簡單的工藝路線，制備了一系列陽離子、陰離子和非離子型植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯(NIWPUs)。

本發明的首要目的在于提供一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯的制備方法，包括如下步驟：

S1、植物油基環碳酸酯的合成：將環氧植物油和催化劑混合，填充CO₂進行反應，產物洗滌干燥；

S2、預聚物的合成：將步驟S1制備的植物油基環碳酸酯和二胺擴鏈劑混合反應，當氨基含量小于添加量的10％時，加入丁酮繼續反應，冷卻反應物；

S3、中和乳化或乳化：在步驟S2冷卻后的反應物中添加中和劑進行中和反應后加水乳化或直接加水乳化，最后去除丁酮，即得植物油基非異氰酸酯水性聚氨酯；