[发明专利]一种桐油基水性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料及处理技术领域，尤其是指一种桐油基水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

桐油是我国的特产资源，为可再生资源，桐油是油桐(Aleurites fordii)树种子中的主要产物，是重要的工业原料和传统的出口商品，其价值之高，用途之广，早已引起许多国家的重视；桐油具有特殊的化学结构及活泼的化学性质。将桐油资源的开发与工业化大品种高分子材料的改性相结合，并向高性能发展，有利于产品的工业化推广应用。以桐油为主体的涂料可进一步扩大用途，桐油的高档次产品，可用来涂抹飞机和潜艇外壳，以及滨海和海上石油钻井设备等。水性聚氨酯树脂涂膜具有优异的耐磨性，耐擦伤性，粘结性能，柔韧性和良好的低温性能，高光泽，但存在耐水性差，耐高温性能不佳，耐溶剂性不良等诸多缺陷，如何将桐油引入到聚氨酯中并水性化，充分利用可再生资源，生产高档次的桐油基水性聚氨酯，目前还是一个较少涉足的课题。

发明内容

本发明在于针对目前桐油引入到聚氨酯中并水性化存在的问题，而提供解决以上问题的一种桐油基水性聚氨酯及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种桐油基水性聚氨酯：如反应式1所示桐油的醇解和反应式2由改性桐油经反应制备的为乳白色或带浅棕色的胶乳桐油基水性聚氨酯：

其中：R为CH₃(CH₂)₃CH＝CH-CH＝CH-CH＝CH-(CH₂)₇-

反应式I

反应式II

一种如上所述桐油基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，制备包括以下顺序的工艺步骤：

(1)，制备改性桐油：以低分子二(或三)元醇催化剂作用下通过链交换对桐油进行改性，生产改性桐油，组成为含羟基的桐油酸的酯，包括桐油酸甘油酯二醇，桐油酸甘油酯单醇、低分子二元醇单桐油酸酯、桐油等的粘稠混合物；

(2)，制备含桐油基的水性聚氨酯分散体，以步骤1中合成的改性桐油基混合物、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、聚酯二元醇为主要原料，采用缩聚的方法，制备含亲水基团羧基的聚氨酯预聚物。

(3)，将步骤2中制备的含亲水基团羧基的聚氨酯预聚物冷却到室温(20-35℃)并滴加15-30份三乙胺中和至pH＝7～8.5之间，然后在剪切力作用下滴加500-1500重量份的去离子水进行水化分散，接着滴水10-150重量份乙二胺扩链，蒸馏回收丙酮，制备含桐油基的水性聚氨酯分散体。

其中所述步骤1中各原料的成分如下(按重量份计)：桐油432份；二(或三)元醇62-620份；催化剂3-50份；二(或三)元醇与桐油换算成摩尔比为10∶1～1∶1。

其中所述步骤2中各原料成分如下(按重量份计)：改性桐油500份；二异氰酸酯100-1000份；二羟甲基丙酸100-300份；聚酯二元醇100-1000份；二丁基二月桂酸锡5-100份；丙酮100-700份；三乙胺15-300份；去离子水500-1500份；乙二胺10-150份。

其中：异氰酸酯基与羟基换算成摩尔数，其摩尔数之比＝1.1～2.5。

其中所述步骤1中催化剂为强碱KOH、NaOH或强酸对甲基苯磺酸、对甲羟基苯磺酸等或醋酸锌或醋酸锰或他们的载体型催化剂，其用量配比为以桐油和低分子量二(三)元醇总量(按重量计)的0.1％-8.0％范围。

其中所述步骤1温度段与反应时间为：50-80℃，反应2-7小时；或90-110℃，反应2-7小时；或120-140℃，反应1-4小时。

其中所述步骤2中，异氰酸酯基团与羟基的摩尔比在1.1-2.5之间。

其中所述步骤2中，温度段与反应时间为：45℃，反应时间0.5-1小时；50-65℃，反应时间3-7.5小时；其二羟甲基丙酸以固体粉末的形式加入。