[发明专利]一种无悬吊链的植物油多元醇与制备方法及其在聚氨酯材料中的应用

说明书

本发明公开了一种无悬吊链的植物油多元醇与制备方法及其在聚氨酯材料中的应用，将植物油、去离子水与臭氧进行臭氧化反应，生成无悬吊链的植物油衍生物Ⅰ，然后溶于乙酸乙酯中，与硼氢化钠的乙醇溶液反应，生成植物油衍生物Ⅱ；将化合物ⅰ与二氯亚砜、甲醇反应生成化合物ⅱ，与硼氢化钠反应生成化合物ⅲ，再与环氧氯丙烷在四丁基溴化铵催化下进行反应，随后向反应液中加入氢氧化钠和氧化钙，反应生成化合物ⅳ；最后将植物油衍生物Ⅱ作为组分A，化合物ⅳ作为组分B，同时泵入微混合器中，混合后进入微反应器中进行开环反应，即得。本发明去除了植物油中的悬吊链，引入刚性结构与醚键，保证多元醇的羟值和粘度适中，提升聚氨酯材料力学性能。

技术领域

本发明涉及植物油多元醇技术领域，具体涉及一种无悬吊链的植物油多元醇与制备方法及其在聚氨酯材料中的应用。

背景技术

德国化学家Bayer在1930s初次采用石油基多元醇合成了聚氨酯，随后多国开始了聚氨酯相关研发。聚氨酯的优异性能不仅表现在力学方面，而且高端材料具备生物相容性等特性，因此聚氨酯产品遍及生活中的各个领域，不仅涉及车辆、建筑行业并且也应用于医药行业。现今，聚氨酯的主要产销地区集中在中国、日本、韩国、欧洲以及美国，合计消费总量占全球总量85％以上。我国聚氨酯产业虽然于1958年起步，但产品产量在国内增长迅速，21世纪初聚氨酯产量约为100万吨，到2018年总产量达到1300万吨，年均复合增长率为14.31％，占全球总量52％，预计2022年聚氨酯产量将达到1560万吨；其中聚氨酯弹性2018年产量为107万吨，占比8.23％，而全球聚氨酯弹性体产量为281万吨，国内产量超过全球1/3，成为最大的生产和消费国。我国聚氨酯产能区域主要集中在以下地区：烟台及周边的渤海地区、上海及周边的长三角地区、泉州及周边的海西经济区、广州及周边的珠三角地区以及重庆及周边的西南地区。

传统聚氨酯的直接原料包括聚醚(聚酯)多元醇、多异氰酸酯以及小分子扩链剂，通过添加不同助剂可以赋予聚氨酯抗老化性、阻燃性等附加性能。聚氨酯生产原料均为石化资源，具有不可再生的特点，且合成过程对人类具有高毒性，聚氨酯行业结构急需调整，产业升级应加快。国内对于聚氨酯的研究主要集中在改性方面，没有解决原料仍然需要依赖石化资源的短板。

生物基材料是指利用农作物、植物或其内含物等可再生资源经加工改性制备生产而成新材料。植物油基聚氨酯以常大豆油、棕榈油等为软段原料，因环境友好可再生而成为替代传统聚氨酯的理想材料。一方面，2018年我国植物油产量达到5066万吨，资源丰富易得，发展植物油基聚氨酯可以有效减少石化资源的开发消耗，另一方面，植物油基聚氨酯在自然环境下更易降解，故而可以促进经济和环境的协调发展。相较于石油类聚氨酯，生物基聚氨酯原料来源较为丰富，所消耗的不可再生资源减少，向大气中排放的CO₂量降低，属于环境友好型材料。故此，发展生物基聚氨酯原料和产品制备技术并逐步替代石油基聚氨酯是聚氨酯材料未来的发展方向。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无悬吊链的植物油多元醇与制备方法及其在聚氨酯材料中的应用，以解决现有的植物油多元醇产品羟值大、粘度高的问题，引入刚性结构与醚键，从而改善了聚氨酯弹性体和涂料的性能。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种无悬吊链的植物油多元醇的制备方法，包括如下步骤：

(1)将植物油、去离子水与臭氧进行臭氧化反应，生成无悬吊链的植物油衍生物Ⅰ；

(2)将步骤(1)得到的植物油衍生物Ⅰ溶于乙酸乙酯中，与硼氢化钠的乙醇溶液反应，生成植物油衍生物Ⅱ；

(3)将5,5’-(1-甲基亚甲基)双-2-呋喃甲酸(化合物i)与二氯亚砜、甲醇反应生成5,5’-(1-甲基亚甲基)双-2-呋喃甲酸甲酯(化合物ii)；