一种植物油基聚氨酯树脂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种植物油基聚氨酯树脂及其制备方法，按重量份数计，所述植物油基聚氨酯树脂的组成为：改性聚酯多元醇20～30份、多异氰酸酯40～60份、催化剂1～5份、扩链剂5～30份；在多功能反应釜中，按重量份数依次加入改性聚酯多元醇、多异氰酸酯、催化剂和扩链剂；同时通入氮气过程中升温至80℃并以500～800r/min的搅拌速率持续搅拌1～2小时；保温时间结束后停止通入氮气，在10～30kPa的压力下保持1～2小时；减压保温过程结束后，升高温度至110～130℃反应1～2小时，当反应釜中液体粘度达到10～30S/25℃时停止反应；解除真空环境，自然冷却至20～30℃，得到植物油基聚氨酯树脂。本发明专利技术制得的植物油基聚氨酯树脂具有较低的粘度、较好的耐擦伤性能以及柔韧性，符合节能环保的发展需求。环保的发展需求。

【技术实现步骤摘要】
一种植物油基聚氨酯树脂的制备方法


[0001]本专利技术属于生物质资源高附加值利用和聚氨酯树脂交叉
，尤其涉及一种以蓖麻油或大豆油为原料生产植物油基聚氨酯树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯最初被德国科学家合成于20世纪四十年代，自发现以后，越来越多的科研工作者致力于研究聚氨酯的合成和应用。聚氨酯也被称为异氰酸酯类聚合物，其特征是聚合物中存在氨酯键的连接，聚氨酯合成材料凭借其优异的弹性、良好的耐磨性、耐老化、高强度等特性，被广泛运用于交通、纺织、航空、医疗卫生等领域。聚氨酯的合成原料主要有三种：聚合物多元醇、多异氰酸酯和低分子扩链剂。传统的聚酯多元醇大多来源于石油和天然气等石化资源，随着人类生产生活规模的不断发展，全球的石油天然气资源正在急剧减少，绿色和可再生的生物基材料成为了最理想的石油替代资源，也得到了越来越多的研究与运用。据报道，生物质来源的聚酯多元醇与石化类的多元醇相比，能耗降低23％，温室气体排放量减少36％。因此，大力发展生物质来源的聚酯多元醇研究可以减少对石化能源的依赖，降低对环境的影响。
[0003]蓖麻树生长快速，广泛生长于非洲的热带森林中，在国内南方各省市也作为经济作物具有广泛的种植基础，其含有丰富的植物油含量及种类，其中甘油三酯与不饱和链的混合物高达80％，是作为有机合成的丰富原材料来源，且其作为一种天然植物多元醇，所合成的聚合物与石油基聚合物相比具有较好的机械性能、低成本及可再生优势；大豆油中主要含有棕榈酸、油酸、硬脂酸、亚油酸等等，是我国重要的经济油料作物；大豆油性质和蓖麻油类似，可通过改性制备聚酯多元醇以制备优良性能的聚氨酯树脂。
[0004]蓖麻油或大豆油中含有的碳碳双键可进行氧化自交联制备聚合物，目前采用蓖麻油主要用于聚氨酯泡沫、高固含聚氨酯涂料，但该合成途径制备的聚合物在实际操作过程中易堵塞且流动性不佳(粘度>2000mPa
·
s)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种植物油基聚氨酯树脂及其制备方法，特别是从富含多种脂肪的植物油籽中提取脂肪，具体是以蓖麻油或大豆油为原料生产生物基聚氨酯树脂。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：按重量份数计，所述植物油基聚氨酯树脂的组成为：改性聚酯多元醇20～30份、多异氰酸酯40～60份、催化剂1～5份、扩链剂5～30份；所述植物油改性聚酯多元醇包括如下步骤：(1)酯化反应：蓖麻油或大豆油用无水硫酸钠干燥并过滤除去杂质后与甘油、己二酸在氧化钙催化作用下反应生成单硬脂酸甘油酯；(2)缩聚：将步骤(1)得到的单硬脂酸甘油酯与小分子醇在钛酸四正丁酯催化作用下发生缩聚反应得到改性聚酯多元醇。
[0007]进一步的技术方案中，所述的多异氰酸酯可以为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
[0008]进一步的技术方案中，所述的催化剂可以为二丁基锡二月桂酸酯、双二甲氨基乙基醚、氢氧化钾中的一种或多种。
[0009]进一步的技术方案中，所述的扩链剂可以为乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷，2，2
‑
二羟甲基丁酸、油酸二乙醇酰胺、二亚甲基苯基二醇中的一种或多种。
[0010]进一步的技术方案中，所述步骤(1)的具体步骤为：
[0011]a、在多功能反应釜中，按重量份数1：0.06～1～0.10加入蓖麻油或大豆油和无水硫酸钠，通入氮气并升温至50～80℃，同时以2000～3000r/min的速率搅拌1～2小时；然后冷却至20～30℃过滤以去除杂质。
[0012]b、在多功能反应釜中，按重量份数100：25：25：0.05～100：50：25：0.05加入蓖麻油或大豆油、甘油、己二酸和氧化钙；
[0013]c、向反应釜中通入氮气并以3000～5000r/min的速率搅拌；同时以10℃/min的升温速率升至180～210℃并保温3～4小时得到单硬脂酸甘油酯。
[0014]所述步骤(2)的具体步骤为：
[0015]a、在多功能反应釜中，按重量份数100：6：0.1～100：10：0.1加入步骤(1)制备得到的单硬脂酸甘油酯，小分子醇与钛酸四正丁酯；同时通入氮气并升温至210～230℃并以2000～3000r/min的速率搅拌2～3小时；
[0016]b、待反应釜中液体酸值降至10mg KOH/g时，自然降温至150～160℃；
[0017]c、在10～30kPa的压力下减压保温1～2小时，待酸值降至5mg KOH/g时出料并自然冷却至20～30℃，得到改性聚酯多元醇。
[0018]进一步的技术方案中，所述步骤(2)小分子醇选自乙二醇、甘油、季戊四醇、丙三醇、己二醇中的一种或多种。
[0019]本专利技术还提供了上述植物油基聚氨酯树脂制备方法，所述植物油基聚氨酯树脂的制备方法步骤如下：
[0020]a、在多功能反应釜中，按重量份数依次加入改性聚酯多元醇、多异氰酸酯、催化剂和扩链剂；同时通入氮气的过程中升温至80℃并以500～800r/min的搅拌速率持续搅拌1～2小时；
[0021]b、保温时间结束后停止通入氮气，在10～30kPa的压力下保持1～2小时；
[0022]c、减压保温过程结束后，升高温度至110～130℃反应1～2小时，当反应釜中液体粘度达到10～30S/25℃时停止反应；
[0023]d、解除真空环境，自然冷却至20～30℃，从反应釜中倒出产物得到植物油基聚氨酯树脂。
[0024]本专利技术的制备途径中，蓖麻油或大豆油先通过改性制成聚酯多元醇而后再参与聚氨酯树脂的合成，由于蓖麻油或大豆油本身在经过改性制得多元醇后可得到低粘度的蓖麻油或大豆油基改性聚酯多元醇，而后再与异氰酸酯反应制备低粘度的聚氨酯涂料，可以大大改善其实际使用过程中粘度高不易流动的问题。
[0025]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益技术效果：
[0026](1)蓖麻油或大豆油先通过改性得到低粘度的聚酯多元醇再参与聚氨酯树脂的合成可以得到粘度适当的聚氨酯涂料，解决了传统蓖麻油或大豆油基聚氨酯树脂粘度高不易流动的缺点，可大大改善其实际使用过程中的问题；
[0027](2)使用本专利技术提供得制备方法可以获得具有优异耐擦伤与柔韧性的植物油基聚氨酯树脂；
[0028](3)本专利技术在制备植物油改性聚酯多元醇的过程中用到的钛酸四丁酯作为一种绿色催化剂具有反应温和、易于纯化和高循环实用性的优点，符合节能环保的发展需求。
具体实施方式
[0029]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。
[0030]实施例1
[0031]在多功能反应釜中，按重量份数1：0.10加入蓖麻油或大豆油和无水硫酸钠，通入氮气并升温至70℃，同时以2500r/min的速率搅拌1～2小时后停止加热与搅拌，待冷却至20℃过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物油基聚氨酯树脂，其特征在于：按重量份数计，所述植物油基聚氨酯树脂的组成为：改性聚酯多元醇20～30份、多异氰酸酯40～60份、催化剂1～5份、扩链剂5～30份；所述植物油改性聚酯多元醇包括如下步骤：(1)酯化反应：蓖麻油或大豆油用无水硫酸钠干燥并过滤除去杂质后与甘油、己二酸在氧化钙催化作用下反应生成单硬脂酸甘油酯；(2)缩聚：将步骤(1)得到的单硬脂酸甘油酯与小分子醇在钛酸四正丁酯催化作用下发生缩聚反应得到改性聚酯多元醇。2.如权利要求1所述的一种植物油基聚氨酯树脂，其特征在于：所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种植物油基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的催化剂选自二丁基锡二月桂酸酯、双二甲氨基乙基醚、氢氧化钾中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种植物油基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的扩链剂选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷，2，2
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二羟甲基丁酸、油酸二乙醇酰胺、二亚甲基苯基二醇中的一种或多种。5.如权利要求1所述的一种植物油基聚氨酯树脂，其特征在于，所述步骤(1)的具体步骤为：a、在多功能反应釜中，按重量份数1：0.06～1：0.10加入蓖麻油或大豆油和无水硫酸钠，通入氮气并升温至50～80℃，同时以2000～3000r/min的速率搅拌1～2小时；然后冷却至20～30℃过滤以去除杂质；b、在多功能反应釜中，按重量份数100：25：25：0.05～100：50：25：0.05加入蓖麻油或大豆油、甘...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文俊，江瑶，
申请(专利权)人：佛山市国化新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：