[发明专利]生物基水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物基水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用，其中生物基水性聚氨酯树脂，以重量份计，主要由以下原料制备而成：多元醇50‑70份、生物基二异氰酸酯25‑35份、生物基环氧树脂5‑10份、生物基亲水扩链剂2‑8份、生物基二元胺扩链剂2‑6份、小分子醇扩链剂2‑6份、中和剂2‑6份、催化剂0‑0.1份。其中，所述生物基环氧树脂具有式(I)所示结构：该生物基水性聚氨酯树脂中生物基比例较高，且树脂本身具有抗菌作用，能够避免抗菌剂物理混合所导致的弊端，且该生物基水性聚氨酯树脂具有优异强度和硬度，能够满足相应涂料或粘胶剂的需求。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及生物基水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类对自身健康状况的重视程度提高，人们对环保的要求愈加严格。长期以来，人类居住环境中带有大量的微生物，例如大肠杆菌、葡萄球菌等霉菌和细菌，不仅对人类和动植物产生危害，而且还会引起材料的分解、变质、劣化等。因此，对具有抗菌效果的功能性材料近年来备受关注。

水性聚氨酯树脂以其安全、无污染、相容性好等优点，近年来在涂料、油墨、胶黏剂等领域得到长足发展。但目前市场上的水性聚氨酯原材料都来源于石油等不可再生资源，摆脱对石油资源的过度依赖，采用可再生资源是材料研究发展的方向。

现有制备抗菌水性聚氨酯类涂料、胶黏剂等的方法是在涂料中加入抗菌剂，与水性聚氨酯树脂进行物理混合，该类抗菌剂主要包括：有机抗菌剂、光催化抗菌剂、银离子抗菌剂和纳米银抗菌剂等。有机抗菌剂持久性差，且易降解有毒，不符合环保要求；光催化抗菌剂只有在满足一定的紫外光、氧气等的条件下才具有较好的抗菌效果，对环境普适性不高；银离子抗菌剂和纳米银广谱抗菌效果较好，但容易变色，限制了其在白色和浅色体系中的应用。

因此，采用天然可再生资源为来源的原料，开发具有持续抗菌效果的新型水性聚氨酯体系，拓宽水性聚氨酯在涂料、胶黏剂领域的应用前景，具有极其重要的研究价值和实际应用意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种生物基水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。该生物基水性聚氨酯树脂中生物基比例较高，且树脂本身具有持久抗菌作用，绿色环保，且该生物基水性聚氨酯树脂具有优异强度和硬度，能够满足相应涂料或粘胶剂的需求。

一种生物基环氧树脂，具有式(I)所示结构：

其中，n大于1。

在其中一实施方式中，所述生物基环氧树脂的环氧当量为200-800g/mol。

上述生物基环氧树脂在制备生物基水性聚氨酯树脂中的应用。

一种生物基水性聚氨酯树脂，以重量份计，主要由以下原料制备而成：多元醇50-70份、生物基二异氰酸酯25-35份、生物基环氧树脂5-10份、生物基亲水扩链剂2-8份、生物基二元胺扩链剂2-6份、小分子醇扩链剂2-6份、中和剂2-6份、催化剂0-0.1份；其中，所述生物基环氧树脂为上述生物基环氧树脂。

在其中一实施方式中，所述生物基亲水扩链剂为具有式(II)所示结构的生物基仲胺亲水扩链剂：

其中，R₁和R₂各自独立地为异氰酸酯非反应性有机基团；

R₃和R₄各自独立地为氢或异氰酸酯非反应性有机基团。

在其中一实施方式中，所述生物基亲水扩链剂为主要由以下方法制备得到生物基仲胺亲水扩链剂：

将第一试剂和第二试剂进行迈克尔加成反应，所得到的产物进行脱酯反应，制得所述生物基仲胺亲水扩链剂；

其中，所述第一试剂为赖氨酸酯；所述第二试剂为马来酸酯或富马酸酯。