[发明专利]一种桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201811011744.8 申请日: 2018-08-31
公开(公告)号: CN109180904A 公开(公告)日: 2019-01-11
发明(设计)人: 杨卓鸿;叶希韵;袁腾;满丽敏;冯业昌 申请(专利权)人: 华南农业大学
主分类号: C08G18/67 分类号: C08G18/67;C08G18/32;C08G18/66;C08G18/48;C08J3/03;C08L75/14
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 雷月华;裘晖
地址: 510642 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 阳离子型水性聚氨酯 桐油 乳液 制备方法和应用 制备水性聚氨酯 多羟基化合物 二异氰酸酯 水性胶黏剂 水性聚氨酯 天然植物油 绿色化学 水性涂料 水性油墨 有机溶剂 植物油基 多元醇 扩链剂 水搅拌 粘附性 中和剂 成膜 定温 乳化 旋蒸 催化剂 制备 无毒 合成 引入 应用 成功
【说明书】:

本发明公开了一种桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用。所述制备方法包括:将桐油基多元醇与二异氰酸酯、多羟基化合物和适量的扩链剂在定温以及搅拌下反应1~3h;反应后降至室温,加入中和剂并继续反应15~30min,再加入适量的水搅拌乳化;最后旋蒸除去有机溶剂即得植物油基阳离子型水性聚氨酯。本发明成功将天然植物油资源引入水性聚氨酯体系,所制备水性聚氨酯采用的试剂均无毒无污染,免除了传统有毒催化剂的添加,符合当今绿色化学的趋势。本发明合成桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液具有很好的稳定性且其成膜具有很好的粘附性,可广泛应用于水性涂料、水性油墨及水性胶黏剂等领域。

技术领域

本发明属于高分子材料领域,特别涉及一种桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭,植物油逐渐成为当今世界的重要资源,植物油是从自然界植物中榨取、提炼出来的油脂,具有一定的环境友好性及可再生性。植物油大多是由高级不饱和脂肪酸与甘油所成酯合成,同时富有矿物质及脂肪酸。桐油作为一种新兴的传统植物油,是一种重要的绿色可再生能源。桐油的主要成分是十八碳共轭烯酯,具有双键共轭和甘油酯基的结构基础。当前对桐油利用,主要是基于其高活性共轭双键和甘油酯基,对桐油进行改性并应用于涂料领域。但目前,桐油产品仍面临附加价值低的问题,亟需对桐油进行更广范围的应用领域的探索。

水性聚氨酯是一种由多元醇与异氰酸酯在扩链剂的作用下发生聚合反应得到的高分子物质。其中,醇羟基部分通常称为“软段”,酰胺键部分称之为“硬段”,水性聚氨酯的化学结构及物理性质主要取决于软硬段两者的比例及含量的多少。传统水性聚氨酯制备过程中所用的多元醇主要来自石化路线,如聚乙二醇等。如果将桐油制备成多元醇,取代聚乙二醇等石化路线的多元醇,开发桐油水性聚氨酯体系,可以结合桐油可再生及水性聚氨酯无污染、无毒性的特点,对桐油进行绿色的化工应用,可以进一步拓宽桐油的利用空间,进一步提升桐油产品的价值。

目前制备桐油基多元醇的专利,大多采用的是双键环氧开环的方法来制备。例如公开号为CN107151217和CN106397475的中国发明专利虽然制备出桐油基多元醇,但是制备方法复杂且使用过氧化氢有一定的危险性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液。该桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液分散稳定性好,有极强的粘附性,可以应用于油墨、粘黏剂和涂料等领域中,具有一定的抗污性能。

本发明另一目的在于提供上述桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法。本发明采用的是溶剂预聚合成聚氨酯的方法,先合成预聚物,用溶剂分散,再在水中分散并除去溶剂。此合成方法新颖之处在于,得益于桐油二醇胺羟基的极高活性,可以在无催化剂(通常催化剂会采用DTBL二月桂酸二丁锡,有毒性)条件下,得到预聚物。

本发明再一目的在于提供上述桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液在水性涂料、水性油墨及水性胶黏剂等领域中的应用。

一种桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液,其中水性聚氨酯的结构式如式(1)所示:

式(1)中,n为大于零的正整数,且100≤n≤1000。

所述的桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法,包括以下步骤:

(1)取桐油基多元醇于反应容器内,依次加入计量的二异氰酸酯、多羟基化合物和适量的扩链剂,定温50~80℃搅拌至呈乳白色,且预聚物呈粘黏态,再加入少量的有机溶剂,反应1~3h;

(2)反应后降至室温,加入计量的中和剂并继续反应15~30min,再加入适量的水搅拌乳化;最后旋蒸除去有机溶剂即得桐油基阳离子型水性聚氨酯乳液。

步骤(1)中所述桐油基多元醇的羟基、多羟基化合物的羟基、异氰酸酯和扩链剂的摩尔比为1:(0~1.5):(2~2.5):(1~1.3)。

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