一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法技术

一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：该制备方法依次包括下列步骤：将聚酯二元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸加入到反应釜中，升温至80~85℃，反应1.5~2.5h；加入催化剂辛酸亚锡和一半量的腰果酚二元醇反应1~1.5h，加入熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5~2h，再加入另一半量的腰果酚二元醇，反应1~1.5h；将温度降低到45~50℃，加入三乙胺中和，反应30~35min；加入乙二胺扩链，加水乳化，在高速剪切力作用下，搅拌，减压蒸馏脱除丙酮得到产品。本发明专利技术的高强度腰果酚基水性聚氨酯产品力学性能好，拉伸强度高和断裂伸长率好，兼具刚性强和弹性好的优点，热稳定性好，保存时间长。

Method for preparing high strength cashew base water-based polyurethane

A method for preparing high strength cardanol based waterborne polyurethane, which is characterized in that the preparation method comprises the following steps: polyester diol, diisocyanate, dimethylol propionic acid into a reaction kettle, heating to 80~85 Deg. C, 1.5~2.5h reaction; reaction of cardanol diol 1~1.5h catalyst stannous octoate and half amount the addition of arbutin, heating to 90~100 Deg. C, reaction 1.5~2h, cardanol diol, then add the other half amount of reaction 1~1.5h; reduce the temperature to 45~50 Deg. C, adding three amine neutralization, reaction of 30~35min; adding two ethylene diamine chain extender, water emulsion, mixing in high speed shearing, vacuum distillation, removal acetone product. The high strength phenolic water-based polyurethane product has the advantages of good mechanical property, high tensile strength and good elongation at break, good rigidity and good elasticity, good thermal stability and long storage time.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法
本专利技术涉及水性聚氨酯制备
，具体涉及一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法。
技术介绍
传统型聚氨酯含有机挥发物，污染环境，又危害人们身体健康。水性聚氨酯以水为分散介质，具有无毒、不燃、对环境友好等特点，广泛应用于涂料、油墨等领域。天然植物油来源广泛、价格低廉、品种繁多、可选择性强，含羟基的植物油、羟基化的植物油作为多元醇制备聚氨酯，符合环境保护的要求。腰果酚是从腰果壳液中得到的一种天然酚类化合物，它含有苯环结构和0-3个不饱和度长碳链烃基，由于其独特的结构，腰果酚及其衍生物被广泛的应用于酚醛树脂、环氧树脂、表面活性剂、增塑剂、聚氨酯等。中国专利CN106065061A公开了一种以植物油基腰果酚为原料制备水性聚氨酯的方法，腰果酚二元醇结构中含有不饱和长碳链，引入聚氨酯分子链中，形成悬挂链结构，悬挂链的存在能有效改善材料疏水性，但会增加体系自由体积，并且悬挂链之间相互缠绕，影响材料力学性能。因此，有必要寻求合适的方法弥补植物油基水性聚氨酯性能上的缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，解决了现有的腰果酚基水性聚氨酯产品的力学性能和热稳定性差的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：该制备方法依次包括下列步骤：第一步，将聚酯二元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸加入到充满氮气的反应釜中，升温至80~85℃，反应1.5~2.5h；第二步，加入催化剂辛酸亚锡和一半量的腰果酚二元醇反应1~1.5h，加入熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5~2h，再加入另一半量的腰果酚二元醇，反应1~1.5h；第三步，将温度降低到45~50℃，加入三乙胺中和，反应30~35min，反应过程中使用丙酮调节黏度；第四步，加入乙二胺扩链，再加入水乳化，使得总反应体系的固含量为30%，在高速剪切力作用下，搅拌30~40min；其中，所述二异氰酸酯：聚酯二元醇：二羟甲基丙酸：腰果酚二元醇：熊果苷：三乙胺：乙二胺的摩尔比是100：15~35：15~35：15~60：5~30：15~35：5~30。第五步，减压蒸馏脱除丙酮得到所述高强度腰果酚基水性聚氨酯。上述技术方案中的有关内容解释如下：1、上述方案中，所述聚酯二元醇选自聚碳酸酯二元醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯以及聚己二酸-1,3-丁二醇酯中的任意一种或任意两种以任意比例的混合物；所述聚酯二元醇的数均分子量的范围为1000~8000。2、上述方案中，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯以及甲苯二异氰酸酯中的任意一种或任意两种以任意比例的混合物。3、上述方案中，在所述第四步中，在高速剪切力作用下，高速搅拌的转速为800~1500r/min，搅拌30~40min。4、上述方案中，在所述第五步中，减压蒸馏的条件为40℃、-0.1MPa。5、上述方案中，在所述第四步中，加入的水最好为去离子水；使得总反应体系的固含量为30%，意思是加水的质量占总反应体系总质量的70。6、上述方案中，所述催化剂辛酸亚锡的加入量为反应物总质量的0.2~0.4%，反应物是指聚酯二元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、腰果酚二元醇、熊果苷、三乙胺以及乙二胺。7、上述方案中，所述腰果酚二元醇的化学结构式为：。8、上述方案中，所述熊果苷的化学结构式为：。本专利技术的设计原理以及有益效果是：现有的腰果酚基水性聚氨酯产品的力学性能和热稳定性差，这是因为腰果酚二元醇结构中含有不饱和长碳链，引入聚氨酯分子链中，形成悬挂链结构，悬挂链的存在能有效改善材料疏水性，但会增加体系自由体积，并且悬挂链之间相互缠绕，影响材料力学性能。为了同时解决现有产品的力学性能和热稳定性差的问题，本专利技术的专利技术点之一是腰果酚二元醇与熊果苷联合使用。熊果苷是一种多羟基化合物，主要是作为美白成分运用在化妆品合成中。从它的分子结构式可以看出，它是具有多个羟基的小分子化合物，羟基能与异氰酸酯反应形成多交联结构，提高材料的力学性能和热稳定性。同时，熊果苷的分子结构中含有苯环，接入聚氨酯分子链中能进一步提高材料热稳定性。加入适量催化剂辛酸亚锡，并使反应温度保持在90~100℃，能够使熊果苷顺利与二异氰酸酯发生反应。本专利技术的另一专利技术点是腰果酚二元醇与熊果苷的加入次序和加入时机的选择。将腰果酚二元醇分成两次加入，先在聚氨酯分子链中接入一半量的腰果酚二元醇1~1.5h，然后加入熊果苷，形成三维网状结构，再加入另一半量的腰果酚二元醇进行反应，由于三维网状结构的存在，使前后两次接入的悬挂链在空间上形成阻碍，悬挂链缠绕程度降低，并且形成的交联结构可以降低体系自由体积，胶膜内聚力增大，刚性增强，进一步加强了材料力学性能。总之，本专利技术制备方法生产的高强度腰果酚基水性聚氨酯产品在保证了优异的耐水性能的同时，力学性能好，即拉伸强度高和断裂伸长率好，兼具刚性强和弹性好的优点；而且，产品的热稳定性好，保存时间长。本专利技术制备原料价廉易得，反应条件温和，工艺简单，合成步骤简单，目标产物绿色化学，实用性强。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1：一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法按照以下步骤制备高强度腰果酚基水性聚氨酯：将4.44g(0.02mol)异佛尔酮二异氰酸酯、10g(0.005mol)聚己二酸-1，4-丁二醇酯(Mn=2000)、0.798g(0.006mol)二羟甲基丙酸加入到充满氮气的反应瓶中，升温至80~85℃，反应2h；加入0.058g催化剂辛酸亚锡和1.134g(0.003mol)腰果酚二元醇反应1h，加入0.272g(0.001mol)熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5h，再加入1.134g(0.003mol)腰果酚二元醇，反应1h；将温度降低到45~50℃，加入0.606g（0.006mol）三乙胺中和，反应30~35min，反应过程中使用15~20ml丙酮调节黏度；加入0.072g（0.001mol）乙二胺扩链、去离子水（固含量30%）乳化，在高速剪切力作用下，搅拌30~40min；在40℃、-0.1MPa条件下减压蒸馏脱除丙酮得到产品高强度腰果酚基水性聚氨酯。实施例2：一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法按照以下步骤制备高强度腰果酚基水性聚氨酯：将5.11g(0.023mol)异佛尔酮二异氰酸酯、10g(0.005mol)聚己二酸-1，4-丁二醇酯(Mn=2000)、0.798g(0.006mol)二羟甲基丙酸加入到充满氮气的反应瓶中，升温至80~85℃，反应2h；加入0.037g催化剂辛酸亚锡和1.134g(0.003mol)腰果酚二元醇反应1h，加入0.544g(0.002mol)熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5h，再加入1.134g(0.003mol)腰果酚二元醇，反应1h；将温度降低到45~50℃，加入0.606g（0.006mol）三乙胺中和，反应30~35min，反应过程中使用丙酮调节黏度，15~20ml；加入0.144g（0.002mol）乙二胺扩链、去离子水（固含量30%）乳化，在高速剪切力作用下，搅拌30~40min；在40℃、-0.1MPa条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：该制备方法依次包括下列步骤：第一步，将聚酯二元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸加入到充满氮气的反应釜中，升温至80~85℃，反应1.5~2.5h；第二步，加入催化剂辛酸亚锡和一半量的腰果酚二元醇反应1~1.5h，加入熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5~2h，再加入另一半量的腰果酚二元醇，反应1~1.5h；第三步，将温度降低到45~50℃，加入三乙胺中和，反应30~35min，反应过程中使用丙酮调节黏度；第四步，加入乙二胺扩链，再加入水乳化，使得总反应体系的固含量为30%，在高速剪切力作用下，搅拌30~40min；其中，所述二异氰酸酯：聚酯二元醇：二羟甲基丙酸：腰果酚二元醇：熊果苷：三乙胺：乙二胺的摩尔比是100：15~35：15~35：15~60：5~30：15~35：5~30；第五步，减压蒸馏脱除丙酮得到所述高强度腰果酚基水性聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：该制备方法依次包括下列步骤：第一步，将聚酯二元醇、二异氰酸酯、二羟甲基丙酸加入到充满氮气的反应釜中，升温至80~85℃，反应1.5~2.5h；第二步，加入催化剂辛酸亚锡和一半量的腰果酚二元醇反应1~1.5h，加入熊果苷，升温至90~100℃，反应1.5~2h，再加入另一半量的腰果酚二元醇，反应1~1.5h；第三步，将温度降低到45~50℃，加入三乙胺中和，反应30~35min，反应过程中使用丙酮调节黏度；第四步，加入乙二胺扩链，再加入水乳化，使得总反应体系的固含量为30%，在高速剪切力作用下，搅拌30~40min；其中，所述二异氰酸酯：聚酯二元醇：二羟甲基丙酸：腰果酚二元醇：熊果苷：三乙胺：乙二胺的摩尔比是100：15~35：15~35：15~60：5~30：15~35：5~30；第五步，减压蒸馏脱除丙酮得到所述高强度腰果酚基水性聚氨酯。2.根据权利要求1所述的一种高强度腰果酚基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述聚酯二元醇选自聚碳酸酯二元醇、聚己...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋平平，黄敏，张萍波，包燕敏，夏瑜，唐敏艳，俞晓琴，
申请(专利权)人：昆山嘉力普制版胶粘剂油墨有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32