[发明专利]一种可UV固化的大豆油基水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可UV固化的大豆油基水性聚氨酯及其制备方法，本发明将水性聚氨酯中的部分原料用改性大豆油替代，提高了材料的环保性。本技术用丙烯酸改性环氧大豆油，制得的丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)含有2个以上的羟基，用其制备水性聚氨酯，可制备出具有一定交联网络结构的聚氨酯分子，从而可以改善水性聚氨酯涂膜的硬度、拉伸强度、耐水性和热稳定性。本技术用AESO制备水性聚氨酯，因AESO含有活泼双键，用AESO作为多元醇制备水性聚氨酯，该水性聚氨酯可进一步UV固化，UV固化的水性聚氨酯涂膜具有更高的硬度和耐水性。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，尤其涉及一种可UV固化的大豆油基水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯是以水为分散剂的聚氨酯树脂，因其无毒、无污染、不燃烧、节能、安全可靠等突出的优点，正在涂料和胶黏剂领域逐步取代传统的溶剂型聚氨酯树脂。但单一水性聚氨酯在其应用上存在强度低、耐水性差、耐热性不高的缺点。针对单一水性聚氨酯存在的问题，人们展开了大量的改性研究，相关技术发展很快，可UV固化的水性聚氨酯就是其中的一种技术。UV固化水性聚氨酯，可通过紫外光固化体系(后固化、后交联)解决水性乳液发展的瓶颈问题，即乳液中聚合物分子量、交联密度与乳液稳定性的矛盾，使聚合物的机械性能得到进一步改善。

传统的聚氨酯材料其原料主要来源于石油化工。而石油是一种不可再生资源，随着石油价格的持续高涨、全球变暖以及人们对环保的重视，以可再生资源替代石油作为化工产品和高分子材料的原料，将是必然发展的趋势。因此近年来有不少研究着眼于采用植物油，特别是环氧大豆油作为原料或改性剂制备水性聚氨酯。以环氧大豆油作为改性剂，其添加量较少，对聚氨酯原料的环保性改善有限。以环氧大豆油作为原料制备水性聚氨酯，主要是采用醇或胺类物质对环氧大豆油的环氧基团进行开环反应，制得带羟基的大豆油，这些方法制备的水性聚氨酯仍然存在机械强度不足的问题。

为解决上述问题，本发明采用一种新型的改性环氧大豆油制备可UV固化的水性聚氨酯树脂，即以丙烯酸酯化环氧大豆油作为部分多元醇原料来制备水性聚氨酯。采用丙烯酸与环氧大豆油反应，可在大豆油分子链上引入羟基和丙烯酸酯基，作为多元醇来制备水性聚氨酯，大豆油分子链上的丙烯酸酯基可参与后续的UV固化反应，进一步提高聚合物的交联度从而提高其力学强度。由此制备出一种基于植物资源的，性能优良的可UV固化的水性聚氨酯树脂。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可UV固化的大豆油基水性聚氨酯及其制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明首先制备改性大豆油，即丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)，然后用AESO作为部分多元醇制备水性聚氨酯；该水性聚氨酯可UV固化

丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)的制备方法如下：

在催化剂作用下，以环氧大豆油为原料，以丙烯酸作为开环试剂，丙烯酸与环氧大豆油的环氧基团反应，可在大豆油分子链上引入羟基以及丙烯酸酯基，这样可制备得大豆油多元醇，同时引入活泼双键。按一定比例将丙烯酸和催化剂加入四口烧瓶中，冷凝回流升温至80-90℃，加入阻聚剂搅拌半小时，开始缓慢滴加环氧大豆油，约30min滴加完毕。升温至100-120℃，恒温反应4-6小时，可制备出丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)。

在上述AESO的制备中，所述催化剂可为三苯基膦、三苯基锑、N，N-二甲基苄胺、三乙胺、三乙烯二胺等。催化剂的用量为0.5％-3％之间。

在上述AESO的制备中，所述阻聚剂可为对苯二酚、4-甲氧基苯酚、阻聚剂701、阻聚剂705等。阻聚剂的用量为0.1％-0.5％之间。

在上述AESO的制备中环氧大豆油的用量为100重量份数，丙烯酸的用量可为18～30重量份数。

所述大豆油基水性聚氨酯的制备由如下重量份数的组分合成得到：