植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法及其制备的涂料技术

一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法及其制备的涂料，涉及水性聚氨酯涂料技术领域，该植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法将植物油基多元醇和二异氰酸酯于丙酮中混合并以二月桂酸二丁基锡催化预聚，得预聚体混合液。向预聚体混合液中加入亲水扩链剂和丙烯酸羟乙酯聚合得聚合体混合液。将聚合体混合液用三乙胺中和至中性，加入去离子水剪切乳化后除去丙酮得植物油基水性聚氨酯涂料。该制备方法操作简单，制得的植物油基水性聚氨酯涂料具备产品性能好、产品价格低及环保等优良的综合性能，可操作性强，利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性聚氨酯涂料
，具体而言，涉及一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法及其制备的涂料。
技术介绍
聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，其中水性聚氨酯涂料以水作溶剂，和传统的溶剂型聚氨酯涂料相比，具备毒性小、VOC含量低、节约能源等优势，广泛应用于涂料、粘合剂及油墨等领域。但是，现有的水性聚氨酯涂料，以石油作原料制备多元醇，需要消耗大量的石油资源；且用石油制备多元醇存在工艺复杂、污染严重等问题。同时，现有的水性聚氨酯涂料具备工艺复杂，产品的重现性差、粒径不可控及成膜后涂层硬度低、耐水性及耐挠曲性差等缺陷，产业化生产价值不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其操作简单，制得的产品具备性能优良、价格低及环保等优点，可操作性强，利于工业化生产。本专利技术的另一目的在于提供一种植物油基水性聚氨酯涂料，其具备价格优廉、环保、重现性好、粒径可控及产品成膜后硬度高、附着力强、耐水性好、耐挠曲性强及耐寒性强等优良的综合性能。本专利技术的实施例是这样实现的。一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其包括：将植物油基多元醇和二异氰酸酯于丙酮中混合，以二月桂酸二丁基锡催化进行预聚反应，得预聚体混合液；向预聚体混合液中加入亲水扩链剂和丙烯酸羟乙酯进行聚合反应，得聚合体混合液；将聚合体混合液用三乙胺中和至中性后加入去离子水剪切乳化得聚氨酯乳液；除去聚氨酯乳液中的丙酮得植物油基水性聚氨酯涂料。一种植物油基水性聚氨酯涂料，由上述植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法制得。本专利技术实施例的植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法及其制备的涂料的有益效果是：该植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法以植物油作多元醇原料，一方面能够节约资源、减少污染；另一方面，使制备的产品价格优廉、易降解，将植物油基多元醇的长链烷烃结构引入聚氨酯涂料中，其能够改善水性涂料的耐水性能，同时由于长链结构的柔顺性强，其能够用于改善水性聚氨酯涂料成膜的耐挠曲性和耐寒性等性能，使产品兼具环保、经济和优良性能等多重效益。采用丙酮法进行预聚，其反应易于控制，产品的粒度和固含量可控且重现性好，产品成膜后硬度和附着力好。在聚合反应中加入亲水扩链剂用于扩链的同时引入了亲水基团，其能够改善产品的分散性能，增强产品成膜的耐水性能等；以丙烯酸羟乙酯作为封端剂，其用于对扩链后的预聚体进行封端，用于增强聚氨酯水性涂料的稳定性。通过上述制备方法制得的植物油基水性聚氨酯涂料，具备性能优良、价格低及环保等优点。该植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，操作简单，条件可控，可操作性强，利于工业化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1-12制得的植物油基水性聚氨酯涂料成膜后涂层的摆杆硬度的柱状图；图2为本专利技术实施例1-12制得的植物油基水性聚氨酯涂料成膜后涂层的附着力的曲线图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的植物油基水性聚氨酯涂料及其制备方法进行具体说明。植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，包括：将植物油基多元醇和二异氰酸酯于丙酮中混合，以二月桂酸二丁基锡催化进行预聚反应，得预聚体混合液；向预聚体混合液中加入亲水扩链剂和丙烯酸羟乙酯进行聚合反应，得聚合体混合液；将聚合体混合液用三乙胺中和至中性后加入去离子水剪切乳化得聚氨酯乳液；除去聚氨酯乳液中的丙酮得植物油基水性聚氨酯涂料。该植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，以植物油多元醇原料，通过丙酮法制备水性聚氨酯涂料，该方法操作简单，产品性能优良。具体地，预聚反应中，以植物油基多元醇作原料，一方面，以可再生原料植物油代替不可再生原料石油制备的多元醇，其能够节约石油等资源，同时能够避免在用石油生产多元醇的过程中产生的三废等对环境造成污染。另一方面，植物油作为天然材料，其具备易降解、来源广泛、价格优廉等优点；植物油基多元醇含有长链烷烃结构，将长链烷烃结构引入水性聚氨酯中，可以有效提高成膜的耐水性能，同时由于长链结构的柔顺性强，其能够用于改善水性聚氨酯涂料成膜的耐挠曲性和耐寒性等性能。因此，以植物油基多元醇制备水性聚氨酯涂料不仅产品具有优良的可调节的综合性能，而且兼具环保和经济的双重效益。本专利技术中植物油基多元醇优选地采用蓖麻油作原料，一方面，蓖麻油本身具有多元醇结构，其不需要通过环氧化和开环的改性，可直接用作植物油基多元醇原料；另一方面，以蓖麻油作原料采用上述制备方法制得的植物油基多元醇聚氨酯涂料成膜后其硬度、附着力、稳定性及耐水性等性能卓越。进一步地，植物油基多元醇还可以采用植物油经环氧化和开环改性制备，其制备方法包括：向植物油中加入过氧酸进行环氧化反应，制得环氧植物油；向甲醇和四氟硼酸的混合液中加入环氧植物油进行开环反应，制得植物油基多元醇。植物油可选自大豆油、玉米油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油或棉籽油等中的一种或几种。植物油的种类不限于上述几种，其也可以根据气候条件、地理条件和运输条件等的不同选择其他种类的植物油。经专利技术人的试验研究发现，大豆油不仅具备来源丰富、价格优廉等优点，且其采用上述制备方法制得的植物油基多元醇聚氨酯涂料成膜后其硬度、附着力、稳定性及耐水性等性能卓越，因此在本专利技术优选的实施例中，选取大豆油用作原料植物油。采用过氧酸对植物油进行环氧化反应，使植物油的环氧化程度高。同时，该环氧化反应条件简单，反应完后只需要进行中和除酸及蒸馏除水操作，操作简单。较佳的，本专利技术的环氧化反应中采用现配的过氧酸，过氧酸在配置完后一个小时内加入植物油，其能够进一步提高植物油的环氧化程度。在本专利技术较佳的实施例中，过氧酸采用过氧乙酸，其具有制备方便、环氧化效果好、后处理简单等优点。需要说明的是，植物油的环氧化反应还可以采用如过氧甲酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸等过氧酸作环氧化试剂。优选地，过氧乙酸由冰乙酸、双氧水及浓硫酸混合，在低于40℃的温度下于暗处静置制得。暗处静置优选的时间为10-12小时，时间过短冰乙酸和双氧水不能充分反应，时间过长则会降低过氧乙酸的氧化性，影响植物油的环氧化。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，环氧化反应过程中伴以搅拌操作，搅拌速度为1000-1200r/min，其目的是使油相能够充分分散在水相中，使原料充分混合，提高环氧化反应的效率。开环反应中，经研究发现甲醇的开环作用优良，且后处理操作简单，本专利技术中优选甲醇做开环试剂。需要说明的是，含活性氢的小分子化合物如乙二醇、丙二醇、磷酸等都可以用作开环试剂，不限于本专利技术提供的甲醇。为了使开环试剂和环氧植物油充分混合提高开环效率，同时防止开环反应中产生暴沸，优选地，在本专利技术较佳的实施例中，开环反应过程中伴以搅拌操作，搅拌速度为600-800r/min。预聚反应和聚合反应中以丙酮作溶剂分散性好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括：将植物油基多元醇和二异氰酸酯于丙酮中混合，以二月桂酸二丁基锡催化进行预聚反应，得预聚体混合液；向所述预聚体混合液中加入亲水扩链剂和丙烯酸羟乙酯进行聚合反应，得聚合体混合液；将所述聚合体混合液用三乙胺中和至中性后加入去离子水剪切乳化得聚氨酯乳液；除去所述聚氨酯乳液中的所述丙酮。

【技术特征摘要】
1.一种植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括：将植物油基多元醇和二异氰酸酯于丙酮中混合，以二月桂酸二丁基锡催化进行预聚反应，得预聚体混合液；向所述预聚体混合液中加入亲水扩链剂和丙烯酸羟乙酯进行聚合反应，得聚合体混合液；将所述聚合体混合液用三乙胺中和至中性后加入去离子水剪切乳化得聚氨酯乳液；除去所述聚氨酯乳液中的所述丙酮。2.根据权利要求1所述的植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述植物油基多元醇含有的羟基与所述亲水扩链剂含有的羟基的摩尔比为1-2：1。3.根据权利要求2所述的植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸羟乙酯与所述植物油基多元醇的重量比为6.2-16.7:100。4.根据权利要求1所述的植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述植物油基多元醇为蓖麻油。5.根据权利要求1所述的植物油基水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述植物油基多元醇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成双，许宁，侯贵华，代少俊，贺盟，丁亮，刘方，李娟，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32