蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法技术

本发明专利技术属于化学合成技术领域，具体涉及一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法。使用蓖麻油、聚乙二醇、亲水扩链剂在亲水性溶剂中与二异氰酸酯反应，得到端NCO基的聚氨酯预聚物；再使用封闭剂与上述预聚物进行封端反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；最后经过与中和剂进行中和反应后，在去离子水中进行分散，得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。本发明专利技术采用的蓖麻油是一种比较重要的再生资源，以其为原料合成的封闭型水性聚氨酯具有高度自交联的特点。使用本发明专利技术产品得到的聚氨酯涂膜耐热性、体积电阻率、拉伸强度和断裂伸长率均较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法。
技术介绍
封闭型聚氨酯广泛应用于涂料、胶粘剂和表面涂饰等行业，然而合成封闭型聚氨酯时大多使用有机溶剂，造成环境的污染和资源的浪费。目前，随着国内外对环境和安全问题的广泛重视，人们环保意识的日益增强和各国安全、环保法规的确定和日益强化，传统溶剂型聚氨酯的应用越来越受到限制，水性聚氨酯以其VOC含量低，性能优异的特点而取代溶剂型聚氨酯将成为大势所趋，作为聚氨酯的重要组成部分，封闭型聚氨酯也有相同的趋势。植物油及其脂肪酸是较重要的再生资源之一，蓖麻油(C.O.)是脂肪酸的三甘油酯，脂肪酸中90％是蓖麻油酸(9-烯基-12-羟基十八酸)，分子中带有羟基，可用于代替聚酯或聚醚多元醇与异氰酸酯反应，制备具有交联结构的聚氨酯树脂。C.O.组分中长链非极性脂肪酸链使涂膜具有较好的疏水作用，同时赋予涂层良好的柔软性和耐曲挠性以及耐寒性。脂肪酸中的不饱和碳碳双键，可通过氧化交联，形成高性能自交联聚合物材料。C.O.为原料合成高度自交联的封闭型水性聚氨酯，可以提高封闭型水性聚氨酯的物理性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，科学合理、简单易行，制得的产品具有VOC含量低、性能优异的特点。本专利技术所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法是使用蓖麻油、聚乙二醇、亲水扩链剂在亲水性溶剂中与二异氰酸酯反应，得到端NCO基的聚氨酯预聚物；再使用封闭剂与上述预聚物进行封端反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；最后经过与中和剂进行中和反应后，在去离子水中进行分散，得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。所述的聚乙二醇(PEG)为PEG1000或PEG2000中的一种或两种。所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种。所述的亲水溶剂为N甲基吡咯烷酮(NMP)，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)，封闭剂为甲乙酮肟(MEKO)，中和剂为三乙胺(TEA)。本专利技术所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，步骤如下：(1)将蓖麻油、聚乙二醇和亲水扩链剂放入带有搅拌和加热装置的四口烧瓶中，在100℃真空脱水1h后，加入亲水溶剂和二异氰酸酯([NCO]/[OH]＝1.5)，亲水溶剂的水分含量在0.05％以内，在氮气保护下反应直至其NCO含量达到理论值，得到端NCO基的聚氨酯预聚物，其中NCO含量采用二正丁胺法测定(ASTMD2572-97)；(2)在上一步的产物中加入封闭剂反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；(3)在上一步的产物中加入中和剂进行中和，在搅拌下加入去离子水进行分散得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。步骤(1)中所述的反应温度为75-85℃，反应时间为2-3h。步骤(2)中所述的反应温度为75-85℃，反应时间为2-3h。步骤(3)中所述的中和温度为55-65℃，中和时间为0.5-1h。步骤(3)中所述的搅拌的速度为4000-8000r/min。本专利技术制得的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的固含量为20-40％。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术溶剂为水，是封闭型聚氨酯的水分散液，具有VOC含量低、性能优异的特点。2、本专利技术采用的蓖麻油是一种比较重要的再生资源，以其为原料合成的封闭型水性聚氨酯具有高度自交联的特点。3、使用本专利技术产品得到的聚氨酯涂膜耐热性、体积电阻率、拉伸强度和断裂伸长率均较好。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1将计量好的蓖麻油、PEG1000和DMPA放入带有搅拌和加热装置的四口烧瓶中，在100℃真空脱水1h后，加入计量的NMP(经过干燥，水分含量在0.05％以内)和TDI-80([NCO]/[OH]＝1.5)在氮气保护下80℃反应2h，直至其NCO含量达到理论值，得到质量浓度为50％的端NCO基的聚氨酯(PU)预聚物；继续加入计量的MEKO反应，在80℃下反应2h，得到封闭型聚氨酯预聚物(BPU)；在60℃下加入三乙胺中和反应0.5h后，在转速4000r/min的搅拌下加入去离子水进行分散得到固含量为30％的封闭型聚氨酯水分散液(BPUD)。实施例2将计量好的蓖麻油、PEG2000和DMPA放入带有搅拌和加热装置的四口烧瓶中，在100℃真空脱水1h后，加入计量的NMP(经过干燥，水分含量在0.05％以内)和已加热融化的纯MDI([NCO]/[OH]＝1.5)在氮气保护下75℃反应3h，直至其NCO含量达到理论值，得到质量浓度为60％的端NCO基的聚氨酯(PU)预聚物；继续加入计量的MEKO反应，在75℃下反应3h，得到封闭型聚氨酯预聚物(BPU)；在55℃下加入三乙胺中和反应1h后，在转速8000r/min的搅拌下加入去离子水进行分散得到固含量为20％的封闭型聚氨酯水分散液(BPUD)。实施例3将计量好的蓖麻油、PEG1000、PEG2000和DMPA放入带有搅拌和加热装置的四口烧瓶中，在100℃真空脱水1h后，加入计量的NMP(经过干燥，水分含量在0.05％以内)和IPDI([NCO]/[OH]＝1.5)在氮气保护下85℃反应2h，直至其NCO含量达到理论值，得到质量浓度为70％的端NCO基的聚氨酯(PU)预聚物；继续加入计量的MEKO反应，在85℃下反应2h，得到封闭型聚氨酯预聚物(BPU)；在65℃下加入三乙胺中和反应0.5h后，在转速6000r/min的搅拌下加入去离子水进行分散得到固含量为40％的封闭型聚氨酯水分散液(BPUD)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于使用蓖麻油、聚乙二醇、亲水扩链剂在亲水性溶剂中与二异氰酸酯反应，得到端NCO基的聚氨酯预聚物；再使用封闭剂与上述预聚物进行封端反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；最后经过与中和剂进行中和反应后，在去离子水中进行分散，得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于使用蓖麻油、聚乙二醇、亲
水扩链剂在亲水性溶剂中与二异氰酸酯反应，得到端NCO基的聚氨酯预聚物；再使用封闭剂
与上述预聚物进行封端反应，得到封闭型聚氨酯预聚物；最后经过与中和剂进行中和反应后，
在去离子水中进行分散，得到蓖麻油基封闭型水性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于所述的聚
乙二醇为PEG1000或PEG2000中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于所述的二
异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰
酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于所述的亲
水溶剂为N甲基吡咯烷酮，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸，封闭剂为甲乙酮肟，中和剂为三乙
胺。
5.根据权利要求1-4任一所述的蓖麻油基封闭型水性聚氨酯的合成方法，其特征在于步
骤如下：
(1)将蓖麻油、聚乙二醇和亲水扩链剂放入带有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，宁晓龙，念以亭，马海晶，
申请(专利权)人：山东一诺威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37