一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料应用领域，提供一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法，包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯；2)配置氨基硅氧烷水解液：3)合成非异氰酸酯聚氨酯，可代替异氰酸酯聚氨酯用做合成革、纺织、家具等表面涂层的成膜物质，解决了现有聚氨酯制备过程中采用异氰酸酯毒性较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法
本专利技术涉及高分子材料合成领域，尤其涉及一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法。
技术介绍
聚氨酯是主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子,这种高分子材料广泛用于黏合剂，涂层，低速轮胎，垫圈，车垫等工业领域。聚氨酯通常由异氰酸酯与多元醇反应而得，而多元醇大多来源于石油。面对石油供应的日益紧张，寻找可代替的多元醇资源显得尤为重要,而植物油作为廉价的石油代用品，已成为聚合物工业存在和发展的关键。异氰酸酯均有刺激性气味，对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，并可引起湿疹与支气管哮喘毒副作用大，大规模的储存、处理和加工都需要较昂贵的费用。专利文件CN201510770438公开了一种含氟大豆油基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：(1)在反应瓶中加入三氟乙酸和碳酸钠，室温搅拌，将环氧大豆油用正己烷稀释后滴加到反应瓶，继续搅拌；(2)升温至60-70℃，搅拌1-2h；(3)常压蒸馏回收正己烷和未反应的三氟乙酸，再减压脱去残留的正己烷和三氟乙酸，得到含氟大豆油基多元醇；(4)在反应瓶中加入含氟大豆油基多元醇、二羟甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮，室温搅拌，加入二异氰酸酯，室温反应20-30min后，升温至70-90℃，保温2-3h，降温至40-50℃，加入丙酮稀释，冷却至室温，加入三乙胺，再加入去离子水乳化，之后加入乙二胺搅拌4-6h，室温减压脱丙酮，得到含氟大豆油基水性聚氨酯。所述含氟大豆油基水性聚氨酯的制备方法使用环氧大豆油、大豆油基多元醇代替传统的石油基多元醇，成本较低，但还是采用了二异氰酸酯原料，合成过程中毒性较大。
技术实现思路
因此，针对以上内容，本专利技术提供一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,解决了现有聚氨酯制备过程中采用异氰酸酯毒性较大的问题。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯：将环氧大豆油及催化剂加入反应釜中，催化剂的加入量为环氧大豆油质量的1-5％,然后通入二氧化碳气体，反应温度在100-140℃，反应压力为1-10MPa，在搅拌的作用下开始反应30-40h，反应结束停止通入二氧化碳气体停止通入二氧化碳气体，得到环状碳酸酯；所述催化剂为季铵盐或金属卤化物或过渡金属氧化物；2)配置氨基硅氧烷水解液：氨丙基三乙氧基硅烷、水、乙醇按质量分数20％：10％:70％配比，氨丙基三乙氧基硅烷发生水解反应得到多氨基有机硅氧烷溶液；乙醇的作用为溶剂；3)合成非异氰酸酯聚氨酯：向环状碳酸酯中滴加多氨基有机硅氧烷溶液，在室温下进行搅拌混合反应约20-24h，得到二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯。进一步的改进是：步骤1)所述二氧化碳气体体积分数为99.99％。进一步的改进是：步骤1)所述催化剂为氯化锌-溴化锌-四丁基溴化胺按环氧大豆油质量的1.8％：1％：2％复配。进一步的改进是：步骤1)所述催化剂为碘化钠(NaI)与二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)溶剂按1-5:100制成的均相溶液，反应完成后放空多余气体，在负压状态下蒸馏释除去溶剂。进一步的改进是：步骤1)所述反应温度为120-125℃，反应压力为8-10MPa。进一步的改进是：步骤1)反应过程中由红外光谱监测判定反应进程，当反应物红外光谱1805cm-1处出现环状碳酸酯的特征峰并增加，而823cm-1和845cm-1处的环氧的C-O特征峰降低并消失时表明反应完全，终止反应。进一步的改进是：步骤3)反应过程中反应过程中由红外光谱监测反应物并判定反应进程，当1805cm-1处环状碳酸酯的特征峰减小并消失，而1704cm-1和1545cm-1处氨基甲酸酯的特征峰出现时，停止滴加多氨基有机硅氧烷溶液，制得二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯。通过采用前述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术原材料为环氧大豆油和为二氧化碳等，成本低廉环保，原料不含有毒的异氰酸酯，生产操作安全，形成了绿色、环保、经济的非异氰酸酯聚氨酯制备方法，所制得的二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯具有优秀的粘合性、耐候性、耐渗透性、热稳定性，可代替异氰酸酯聚氨酯用做合成革、纺织、家具等表面涂层的成膜物质。2、进一步改进的步骤1)所述催化剂为氯化锌-溴化锌-四丁基溴化胺按环氧大豆油质量的1.8％：1％：2％复配，环氧大豆油转化率最佳可达94％-96％。3、进一步改进的步骤1)所述催化剂为NaI与DMF或DMSO溶剂按1-5:100制成的均相溶液，反应完成后放空多余气体，在负压状态下蒸馏释除去溶剂，环氧大豆油转化率最佳可达90％-92％。4、进一步改进的步骤1)所述反应温度为120-125℃，反应压力为8-10MPa时，在其他条件一致情况下环氧大豆油转化率最高。5、进一步改进的步骤1)反应过程中由红外光谱监测判定反应进程，当反应物红外光谱1805cm-1处出现环状碳酸酯的特征峰并增加，而823cm-1和845cm-1处的环氧的C-O特征峰降低并消失时表明反应完全，即可终止，可以精确监控反应进程，避免反应不完全或者反应率已趋稳定继续反应浪费能源及时间。6、进一步改进的步骤3)反应过程中反应过程中由红外光谱监测反应物并判定反应进程，当1805cm-1处环状碳酸酯的特征峰减小并消失，而1704cm-1和1545cm-1处氨基甲酸酯的特征峰出现时，停止滴加多氨基有机硅氧烷溶液，制得二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯，可以精确监控反应进程，避免反应不完全或者反应率已趋稳定继续反应浪费能源及时间。具体实施方式以下将结合具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。本专利技术的实施例一为：一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯：将100重量份环氧大豆油及4.8重量份催化剂加入反应釜中,然后通入二氧化碳气体，换气三次后，反应温度在100℃，反应压力为1MPa，在搅拌的作用下开始反应40h，反应结束停止通入二氧化碳气体停止通入二氧化碳气体，得到环状碳酸酯；所述二氧化碳气体体积分数为99.99％，所述催化剂为1.8重量份氯化锌、1重量份溴化锌、2重量份四丁基溴化胺复配；2)配置氨基硅氧烷水解液：20重量份氨丙基三乙氧基硅烷、10重量份水、70重量份乙醇混合，氨丙基三乙氧基硅烷发生水解反应得到多氨基有机硅氧烷溶液；乙醇的作用为溶剂；3)合成非异氰酸酯聚氨酯：向环状碳酸酯中滴加多氨基有机硅氧烷溶液，在室温下进行搅拌混合反应约24h，得到二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯。多氨基硅氧烷低聚物中含有活性官能团-Si(OR),能与非异氰酸酯聚氨酯中的-OH反应形成高分散性无机纳米层，从而可提高化合物的耐热性，另外-Si(OR)能与物质表面的-OH反应形成强极性键，因此对不同物质表面都有高的粘结性。本专利技术的实施例二为：一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯：将100重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯：将环氧大豆油及催化剂加入反应釜中，催化剂的加入量为环氧大豆油质量的1‑5％,然后通入二氧化碳气体，反应温度在100‑140℃，反应压力为1‑10MPa，在搅拌的作用下开始反应30‑40h，反应结束停止通入二氧化碳气体，得到环状碳酸酯；所述催化剂为季铵盐或金属卤化物或过渡金属氧化物；2)配置氨基硅氧烷水解液：氨丙基三乙氧基硅烷、水、乙醇按质量分数20％：10％:70％配比；3)合成非异氰酸酯聚氨酯：向环状碳酸酯中滴加多氨基有机硅氧烷溶液，在室温下进行搅拌混合反应约20‑24h，得到二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,包括以下步骤:1)将环氧大豆油制成大豆油环状碳酸酯：将环氧大豆油及催化剂加入反应釜中，催化剂的加入量为环氧大豆油质量的1-5％,然后通入二氧化碳气体，反应温度在100-140℃，反应压力为1-10MPa，在搅拌的作用下开始反应30-40h，反应结束停止通入二氧化碳气体，得到环状碳酸酯；所述催化剂为季铵盐或金属卤化物或过渡金属氧化物；2)配置氨基硅氧烷水解液：氨丙基三乙氧基硅烷、水、乙醇按质量分数20％：10％:70％配比；3)合成非异氰酸酯聚氨酯：向环状碳酸酯中滴加多氨基有机硅氧烷溶液，在室温下进行搅拌混合反应约20-24h，得到二氧化硅杂化非异氰酸酯聚氨酯。2.根据权利要求1所述的一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,其特征在于：步骤1)二氧化碳气体体积分数为99.99％。3.根据权利要求1所述的一种用于涂层成膜的聚氨酯的制备方法,其特征在于：步骤1)催化剂为氯化锌-溴化锌-四丁基溴化胺按环氧大豆油质量的1.8％：1％：2％复配。4.根据权利要求1所述的一种用于涂层成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，
申请(专利权)人：福建隆上超纤有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35