[发明专利]环氧植物油基多元醇及其制备方法、环氧植物油基超支化聚氨酯树脂及其应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种环氧植物油基多元醇及其制备方法、环氧植物油基超支化聚氨酯树脂及其应用。本发明利用硫代甘油和环氧植物油在催化剂作用下进行开环反应制备环氧植物油基多元醇，所得环氧植物油基多元醇有高羟值多官能度的优势。本发明还将所得环氧植物油基多元醇应用于制备环氧植物油基超支化聚氨酯丙烯酸酯树脂及环氧植物油基超支化聚氨酯树脂，所得树脂属于高含量生物基聚合物，产品可降解，更符合绿色环保理念。本发明可广泛应用在涂料、胶粘剂、油墨、甲油胶、粘结剂等领域。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种环氧植物油基多元醇及其制备方法、环氧植物油基超支化聚氨酯树脂及其应用。

背景技术

生物基多元醇可取代部分石油基多元醇用于制备聚氨酯。大豆油、棕榈油、棉籽油、葵花籽油等植物油都可以制备植物油基多元醇，再用作制备聚氨酯的原料。植物油基多元醇的使用能够降低对石油资源的依赖，同时产品可降解，对生态环境影响小。

在高分子材料技术领域，聚氨酯树脂主要为线性聚合物。在部分应用场合中，其粘度较高影响实际应用。超支化聚合物相较线性聚合物，因其结构的不同而在性能方面存在显著不同，如：(1)低粘度。超支化聚合物较相同分子量的线性聚合物在相同条件下，粘度会低得多。原因在于超支化聚合物分子尺寸小，分子链之间无缠绕因而分子间相互作用力小，使得粘度较低。(2)异构化。超支化高分子上每个单体的加入点都是随机的，因而会出现大量异构体，同时异构体的数目会随单体的不同与分子量的增大而增大。异构体的出现对聚合物的结构及性能都会产生相关影响。

超支化聚氨酯树脂由于自身结构影响，兼具超支化聚合物、聚氨酯树脂的共同优点，如：低粘度、活性集团多、性能易调控等，因而在诸多领域都有重要应用。

传统超支化聚氨酯树脂原料来源于石油基产品，开采、运输、合成过程中会造成环境污染。因此，有必要开发绿色的生物基材料替代传统石油基材料，以克服其原本存在的问题。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种环氧植物油基多元醇，其结构式为：

其中，R₁为

本发明的环氧植物油基多元醇由以下重量份的原料制成：环氧植物油50-70份，硫代甘油15-35份，催化剂0.5-3份，溶剂15–35份。

本发明选择硫代甘油对环氧植物油的结构进行修饰，原因在于：硫代甘油含有一个巯基，可以和环氧植物油发生巯基-环氧反应，从而增加环氧植物油支链结构，而且硫代甘油还含有两个羟基，由此，使得环氧植物油具有更多的活性基团用于下一步的反应，有利于形成超支化结构的树脂。

在一些实施方式中，环氧植物油为环氧大豆油、环氧蓖麻油、环氧桐油、环氧亚麻油、环氧菜籽油中的一种或一种以上的混合物；此外，环氧植物油还可以是环氧棕榈油、环氧棉籽油、环氧葵花籽油等。

在一些实施方式中，催化剂为氢氧化锂(LiOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)中的至少一种，催化剂用量为原料总质量的1.0-3.6％。

在一些实施方式中，所述溶剂为甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)。

根据本发明的第二个方面，提供了上述的环氧植物油基多元醇的制备方法，包括以下步骤：

先将环氧植物油与硫代甘油混合，然后加入催化剂和溶剂，在常温条件下反应4-12小时，即得。

在一些实施方式中，反应完成后还对产物进行旋转蒸发，由此，除去溶剂。

根据本发明的第三个方面，提供了一种环氧植物油基超支化聚氨酯丙烯酸酯树脂，其由以下方法制备得到：