【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子合成领域，涉及一种软段结构中含植物油结构的水性聚氨酯及其合成方法和应用。
技术介绍
1、聚氨酯有优异的柔韧性和耐磨性，并且通过改变多元醇的种类、相对分子质量和结构等调整聚氨酯性能，可使其在塑料、皮革、纤维和纺织等领域中被广泛应用。水性聚氨酯除了具有传统溶剂型聚氨酯的特点外，还具有无污染、安全、力学性能可靠等特点，是当前聚氨酯行业的主要研究对象。由于各国对挥发性有机化合物排放量的限制以及对环保的重视，水性聚氨酯在众多领域正逐渐替代溶剂型聚氨酯成为聚氨酯行业的主流，如涂料、胶黏剂、纺织和皮革加工等许多工业领域。但大部分水性聚氨酯仍存在耐水性低、耐溶剂性差、不易干燥等缺点，使其应用具有一定的局限性。针对这些问题，国内外学者开展了大量水性聚氨酯改性研究，主要从有机硅改性、环氧树脂改性、聚丙烯酸酯改性及有机氟改性等几个方面来提升水性聚氨酯性能。但这些改性原料大多来源于石化资源，与石化资源相比，生物质资源来源丰富，同时具有可再生、价格低廉和生物相容性好等优点。所以近年来利用生物质改性水性聚氨酯的研究十分活跃。
2、近年来开发合成植物油基聚氨酯成为聚氨酯合成领域的热点。对植物油基聚氨酯的结构与性质之间的关系的研究是今后研究工作的重点。
3、植物油作为一类典型的可再生生物质资源，结构简单，价格低廉，并且我国植物油资源非常丰富，在发展生物质材料方面拥有巨大优势。大部分植物油结构上含有1～7个不饱和双键和3个酯键，并多含羟基等活泼反应基团，方便进行化学改性和合成；另外，分子中的非极性脂肪酸链可赋予水性聚氨
4、我国对植物油基多元醇的研究起步较晚，发展较慢，近几年才开始大量研究植物油基多元醇的相关产品。金田化工生产的植物油基多元醇可部分替代石油基聚醚产品，主要用于板材、冰箱隔层和管道保温聚氨酯硬泡材料的替代。上海高维的植物油聚醚多元醇生产装置，以转基因大豆油为原料，生产出不同官能度和羟值的大豆油聚醚多元醇，可以用于管道、防盗门、冰箱、屋面外墙的喷涂及粘合剂等方面。但是，目前国内的植物油基多元醇尚不能达到100％替代，且与传统多元醇的相溶性较差，开发的多元醇主要用于硬泡材料的制备。而且，这些报道大都集中在利用传统的化学方法开发结构新型的多元醇。
5、通常，合成聚氨酯采用一步法得到预聚体，再通过加入亲水性扩链剂分散得到wpu。这样得到的植物油基wpu，植物油基(hvo)一般是在硬段结构中，由于植物油基hvo结构单元都含有相对较长含有双键的侧链，破坏了硬段之间的结晶作用，另外还可能起增塑作用。这些不同的结构单元显然增加了硬段结构的复杂性。
技术实现思路
1、本专利技术的技术方案如下：
2、水性聚氨酯的合成方法，所述合成方法具体包括：
3、(1)在惰性气体保护下，将植物油聚醚多元醇、异氰酸酯和第一扩链剂混合，加入催化剂后进行第一反应；
4、(2)加入第二扩链剂进行第二反应，得到水性聚氨酯。
5、根据本专利技术的实施方案，在反应前，所述植物油聚醚多元醇可进行预加热。
6、优选地，预加热是指将所述植物油聚醚多元醇溶化。示例性地，所述预加热的温度为40～50℃，例如为45℃。
7、根据本专利技术的实施方案，所述植物油聚醚多元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:(3～20)，优选为1:(5～15)，例如为1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:15、1:18。
8、根据本专利技术的实施方案，所述异氰酸酯与第一扩链剂的摩尔比为(100～150):(10～30)，例如为100:20、125:26。
9、根据本专利技术的实施方案，所述第一反应的温度为85～95℃，优选为90～95℃，例如为85℃、90℃、95℃。
10、根据本专利技术的实施方案，所述惰性气体选自氮气。
11、根据本专利技术的实施方案，所述植物油聚醚多元醇通过植物油基醇胺和氧化烯烃聚合后得到。
12、根据本专利技术的实施方案，所述植物油聚醚多元醇的制备方法具体包括：将所述植物油基醇胺在碱金属催化剂存在的条件下，控制温度在110℃开始向反应器中滴加氧化烯烃，压力维持在0.05～0.6mpa，滴加氧化烯烃过程在120±10°c温度范围内，滴加结束控制120±10℃熟化反应2h，反应结束后，加入磷酸中和，得到所述植物油聚醚多元醇。
13、根据本专利技术的实施方案，所述植物油基醇胺通过植物油和醇胺反应得到。
14、根据本专利技术的实施方案，所述植物油基醇胺的制备方法具体包括：在氮气保护下，脱水处理过的植物油和二乙醇胺混合后，升温至100～150℃反应，得到所述植物油基醇胺。
15、优选地，所述醇胺例如选自二乙醇胺。
16、优选地，所述植物油包括共轭双键的植物油，例如选自桐油、亚麻油、棕榈油中的至少一种。
17、根据本专利技术的实施方案，所述植物油基醇胺例如为桐油基醇胺(hto)、亚麻油基醇胺(hlo)、棕榈油醇胺(hpo)。
18、示例性地，所述桐油基醇胺(hto)的结构式例如为式1所示。
19、
20、示例性地，所述亚麻油基醇胺(hlo)的结构式例如为式2所示。
21、
22、示例性地，所述棕榈油醇胺(hpo)的结构式例如为式3所示。
23、
24、根据本专利技术的实施方案，所述碱金属催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种。
25、根据本专利技术的实施方案，所述氧化烯烃选自氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯中的至少一种。
26、根据本专利技术的实施方案，所述植物油聚醚多元醇包括共轭双键，所述植物油聚醚多元醇的羟值为10-200mgkoh/g，例如为30～120mgkoh/g，例如为100mgkoh/g。
27、根据本专利技术的实施方案，所述植物油聚醚多元醇的分子量选自100-5000，例如为1000、2000。
28、根据本专利技术的实施方案，所述异氰酸酯选自4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4-二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯。
29、根据本专利技术的实施方案，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。本专利技术中，所述催化剂的用量不做具体限定，可选用本领域已知的用量。
30、根据本专利技术的实施方案，所述第一扩链剂选自二羟甲基丙酸。
31、根据本专利技术的实施方案，所述第一反应的终点为产物的异氰酸酯的含量达到理论值，所述理论值可选用本领域已知的方法进行判断。
32、根据本专利技术的实施方案，所述第一反应结束后，还包括：降温和/或加入中和剂中和。优选地，所述中和剂选自三乙胺。
33、优选地，所述降温是指温度降至85℃以下，例如为40℃、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，所述合成方法具体包括：
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述植物油聚醚多元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:(3～20)。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述植物油聚醚多元醇通过植物油基醇胺和氧化烯烃聚合后得到。
4.根据权利要求1-3任一项所述的合成方法，其特征在于，所述异氰酸酯选自4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4-二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯。
5.根据权利要求1-4任一项所述的合成方法，其特征在于，所述第一反应结束后，还包括：降温和/或加入中和剂中和。优选地，所述中和剂选自三乙胺。
6.根据权利要求1-5任一项所述的合成方法，其特征在于，所述第二反应在水为介质的环境下进行。
7.水性聚氨酯，其特征在于，所述水性聚氨酯通过权利要求1-6任一项所述的合成方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的水性聚氨酯，其特征在于，所述水性聚氨酯包括软段和硬段，所述软段包括含植物油结构。
...【技术特征摘要】
1.水性聚氨酯的合成方法，其特征在于，所述合成方法具体包括：
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述植物油聚醚多元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:(3～20)。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述植物油聚醚多元醇通过植物油基醇胺和氧化烯烃聚合后得到。
4.根据权利要求1-3任一项所述的合成方法，其特征在于，所述异氰酸酯选自4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4-二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯。
5.根据权利要求1-4任一项所述的合成方法，其特征在于，所述第一反应结束后，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜垒，付阳，李珂庆，翟洪金，应珏，宋丹丹，王秀莉，
申请(专利权)人：河南省科学院高新技术研究中心，
类型：发明
国别省市：
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