[发明专利]一种生物质基聚合物乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质基聚合物乳液的制备方法。

背景技术

蓖麻油是一种天然油脂，其主要成分为蓖麻油酸甘油三酸酯，蓖麻油分子的平均羟基官能度为2.7，蓖麻油替代部分聚醚（酯）多元醇制备水性聚氨酯，可提高水性聚氨酯的内交联程度，达到改善水性聚氨酯性能的目的。因此蓖麻油基水性聚氨酯是一种重要的高分子材料，近年来随着环境保护的需要，逐渐替代有机溶剂型聚氨酯用于胶粘剂、涂料及织物整理剂等领域。进入21世纪以来，随着石化产品的紧缺，人们又逐渐将天然可再生的蓖麻油引入聚氨酯中，开发了一系列新型聚氨酯材料。

选择蓖麻油作为原材料，采用马来酸酐对其改性，向蓖麻油分子中引入羧基，然后将改性蓖麻油作为多元醇合成聚氨酯低聚物，这样由改性蓖麻油向聚氨酯的软段引入了亲水离子基团，分散了水性聚氨酯中离子基团分布，提高了聚氨酯软硬段间的相容性。而蓖麻油的长碳链脂肪烃是疏水性链段，其柔顺性相对聚醚链段较低，极性基团较多，可改善水性聚氨酯的强度。专利CN 101967222 A以蓖麻油为原料提供一种环氧化蓖麻油改性的水性聚氨酯的制备方法，该专利通过对蓖麻油环氧化处理后制备得到一种新的聚氨酯，但这种水性聚氨酯粒径较大，成膜性能较差，长期存放容易沉降。专利CN 102093534A公开了一种聚氨酯水分散体的制备方法及含有聚氨酯水分散体的水性聚氨酯涂料，这种聚氨酯水分散体乳胶粒径为60～500纳米。该方法得到的水分散体具有高固体含量,用其制成的水性聚氨酯涂料既可提高聚氨酯水分散体的施工质量。这种聚氨酯分散体的稳定性与乳液相比存在涂膜硬度偏低、耐水性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种制备方法简单、成本低，具有较好稳定性及成膜性能，可用于胶黏剂、涂料、织物整理剂等领域的生物质基聚合物乳液的制备方法。

本发明目的的实现方式为，一种新的生物质基聚合物乳液的制备方法，具体步骤如下：

1）制备腰果酚基可聚合的乳化剂

按摩尔质量比，取1份腰果酚在真空下脱水1-3小时至无水，在室温下溶解在10-100份溶剂a中，加入0.8-1.2份磺化剂和0.8-1.2份强碱，在70-150℃反应2-6小时后，冷却到室温，加入盐酸调pH到为1-5，在70-150℃反应1-3小时，冷却到室温后过夜，过滤、用10-100份、0-5℃的溶剂a洗涤，得白色固体，干燥，而后溶解在10-100份无水溶剂b中，接着加入0.8-1.5份改性剂、0.8-1.5份三乙胺，在0-5℃反应0.5-24小时，得腰果酚基可聚合的乳化剂；

所述的强碱是氢氧化钾和/或氢氧化钠；

所述的溶剂a指水、乙醇、甲醇、四氢呋喃、丙酮、二氧六环、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种混合而成；

所述的无水溶剂b指无水二氯甲烷、无水四氢呋喃、无水乙腈中的一种或几种混合而成；

所述的改性剂为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、烯丙基氯中的一种或多种；

所述的磺化剂是Na₂S₂O₅、Na₂SO₃和/或NaHSO₃；；

2）合成蓖麻油基聚氨酯预聚物

按摩尔质量比，取1份干燥过的蓖麻油，控温在0-20℃。然后慢慢向其中滴加丙酮溶解的马来酸酐，质量浓度为10-30%，5-30min后滴加完后升温到25-50 ℃，反应0.5-24h；然后升温至60-80℃，继续反应4～5h后，于30-40 ℃真空除去滴加的溶剂，降至室温，得红橙色油状物马来酸酐改性蓖麻油。,

按摩尔质量比，将马来酸酐改性蓖麻油。升温到60 ℃，向其中滴加1.0-2.5份异氰酸酯，加完后，加入0.1-1份催化剂和0.1-1份扩链剂，继续反应1-6小时，得到粘稠的可聚合的蓖麻油基聚氨酯预聚物。

所述异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯，1,6-辛二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；

所述催化剂为四甲基丁二胺，三亚乙基二胺，二丁基二月桂酸锡或辛酸亚锡；

所述的扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、己二胺、异佛尔酮二胺、对苯二胺中的一种或一种以上的混合物；

3）合成接枝生物质基聚合物乳液