[发明专利]蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法。

背景技术

封闭型聚氨酯广泛应用于涂料、胶粘剂和表面涂饰等行业，然而合成封闭型聚氨酯时大 多使用有机溶剂，造成环境的污染和资源的浪费。目前，随着国内外对环境和安全问题的广 泛重视，人们环保意识的日益增强和各国安全、环保法规的确定和日益强化，传统溶剂型聚 氨酯的应用越来越受到限制，水性聚氨酯以其VOC含量低，性能优异的特点而取代溶剂型聚 氨酯将成为大势所趋，作为聚氨酯的重要组成部分，封闭型聚氨酯也有相同的趋势。

植物油及其脂肪酸是较重要的再生资源之一，蓖麻油(C.O.)是脂肪酸的三甘油酯，脂 肪酸中90％是蓖麻油酸(9-烯基-12-羟基十八酸)，分子中带有羟基，可用于代替聚酯或聚醚 多元醇与异氰酸酯反应，制备具有交联结构的聚氨酯树脂。C.O.组分中长链非极性脂肪酸链 使涂膜具有较好的疏水作用，同时赋予涂层良好的柔软性和耐曲挠性以及耐寒性。脂肪酸中 的不饱和碳碳双键，可通过氧化交联，形成高性能自交联聚合物材料。C.O.为原料合成高度 自交联的封闭型水性聚氨酯，可以提高封闭型水性聚氨酯的物理性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，科学合理、简单易行， 制得的产品具有VOC含量低、性能优异的特点。

本发明所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法是使用蓖麻油、聚乙二醇、亲水扩 链剂在亲水性溶剂中与二异氰酸酯反应，得到端NCO基的聚氨酯预聚物；再使用封闭剂与上 述预聚物进行封端反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；最后经过与中和剂进行中和反应后，在 去离子水中进行分散，得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。

所述的聚乙二醇(PEG)为PEG1000或PEG2000中的一种或两种。

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔 酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI) 中的一种。

所述的亲水溶剂为N甲基吡咯烷酮(NMP)，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)，封 闭剂为甲乙酮肟(MEKO)，中和剂为三乙胺(TEA)。

本发明所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，步骤如下：

(1)将蓖麻油、聚乙二醇和亲水扩链剂放入带有搅拌和加热装置的四口烧瓶中，在100℃ 真空脱水1h后，加入亲水溶剂和二异氰酸酯([NCO]/[OH]＝1.5)，亲水溶剂的水分含量在 0.05％以内，在氮气保护下反应直至其NCO含量达到理论值，得到端NCO基的聚氨酯预聚 物，其中NCO含量采用二正丁胺法测定(ASTMD2572-97)；

(2)在上一步的产物中加入封闭剂反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；

(3)在上一步的产物中加入中和剂进行中和，在搅拌下加入去离子水进行分散得到蓖麻 油基封闭型水性聚氨酯。

步骤(1)中所述的反应温度为75-85℃，反应时间为2-3h。

步骤(2)中所述的反应温度为75-85℃，反应时间为2-3h。

步骤(3)中所述的中和温度为55-65℃，中和时间为0.5-1h。

步骤(3)中所述的搅拌的速度为4000-8000r/min。

本发明制得的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的固含量为20-40％。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明溶剂为水，是封闭型聚氨酯的水分散液，具有VOC含量低、性能优异的特点。

2、本发明采用的蓖麻油是一种比较重要的再生资源，以其为原料合成的封闭型水性聚氨 酯具有高度自交联的特点。

3、使用本发明产品得到的聚氨酯涂膜耐热性、体积电阻率、拉伸强度和断裂伸长率均较 好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1