利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，所述的聚氨酯树脂是以包括以下组分为起始原料制备的：聚酯二元醇、扩链剂、咖啡渣、二异氰酸酯、抗氧剂、分散剂、溶剂和封端剂。本发明专利技术创造性地将咖啡渣作为起始原料，对聚氨酯进行化学改性，制备的聚氨酯树脂同时具备优异的剥离强度、热老化性能和耐水解性能。

Polyurethane resin prepared from coffee grounds and its application

【技术实现步骤摘要】
利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂及其应用
本专利技术涉及一种聚氨酯树脂及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯合成革是由聚氨酯涂层和基材组成的复合材料，一般情况下聚氨酯涂层分为面层和粘结层，粘结层聚氨酯树脂的作用是将面层与基材粘合在一起。粘结层与基材的粘合力对于整个合成革的品质和风格都起了至关重要的作用。随着人们生活水平的提高，对皮革用品的质量要求也越来越高，比如在鞋革领域对粘结层的粘合力、刷胶后的粘合力及热老化性能提出了很高的要求。鞋革领域，特别是运动鞋领域，对粘合剂的剥离强度要求很高，普通粘合剂难以达到超高剥离强度，同时制鞋过程中会有上胶操作，因为胶水侵蚀会进一步降低剥离强度，导致使用过程中不时出现脱胶现象；另外，鞋革在使用过程中会因为粘合剂的老化导致其物性下降，从而影响鞋革使用寿命，给消费者和相关供应商带来巨大损失。另外由于目前鞋用粘合剂和刷胶所用胶水均是溶剂型胶，由此带来的皮革气味问题也会在很大程度上影响消费者的消费意愿。咖啡渣中含有较丰富的咖啡酸、油脂、蛋白质、矿物质和维生素等，是一种典型的生物基材料。目前咖啡渣在国外主要是用作肥料、燃料，实用价值较低，国内多是当作废弃物丢弃，既浪费又污染环境。近年来，人们一直在探索其回收利用的方法，但是仍然存在大量丢弃的现象，如何将其有效利用起来并产生高附加值是一件非常有意义的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种剥离强度高、热老化性能好、耐溶剂性能好、综合物性优异的聚氨酯树脂及其合成和应用，以克服现有技术的不足。所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，是以包括以下组分为起始原料制备的：聚酯二元醇、扩链剂、咖啡渣、二异氰酸酯、抗氧剂、分散剂、溶剂和封端剂。所述的聚酯二元醇选自数均分子量为1000-3500的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸1,6-己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇，聚己二酸甲基丙二醇酯二醇、聚ε己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，优选数均分子量为2000的聚己二酸1,4丁二醇酯。所述的扩链剂为乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、甲基丙二醇中的一种或多种，优选1,4-丁二醇。所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，优选4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，优选受阻酚类抗氧剂BHT。所述的分散剂为聚醚改性聚硅氧烷类，优选BYK-3760、YCK-1040、YCK-1250。所述的封端剂为甲醇和/或偶联剂，所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，优选KH550、KH560、KH570。所述的咖啡渣由美国星巴克公司提供，平均粒径控制在1微米，单位含水量＜500ppm。所述的溶剂为二甲基甲酰胺、甲苯、丁酮、乙酸乙酯中的至少一种，优选二甲基甲酰胺和丁酮。所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，是以包括如下质量百分比的组分为起始原料制备的：聚酯二元醇20.0-25.0%扩链剂1.0-3.0%二异氰酸酯5.0-10.0%抗氧剂0.02-0.05%咖啡渣0.2%-10.0%分散剂0.02-0.05%封端剂0.05-0.25%溶剂余量优选的，所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，是以包括如下质量百分比的组分为起始原料制备的：聚酯二元醇20.0-25.0%扩链剂1.0-3.0%二异氰酸酯5.0-10.0%抗氧剂0.02-0.05%咖啡渣0.2%-2.0%分散剂0.02-0.05%封端剂0.05-0.25%溶剂余量所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂的合成方法，包括如下步骤：（1）将抗氧剂、聚酯二元醇、扩链剂、咖啡渣、二甲基甲酰胺在50-60℃常压条件下混合均匀；（2）然后分2-4批加入二异氰酸酯，升温至70-80℃，保温反应4-6小时；（3）投入二甲基甲酰胺；（4）将封端剂与丁酮混合，加入后终止反应，在一定温度下保温1-2小时；（5）加入分散剂和咖啡渣，制得固含量为30-35%、终止粘度控制在80-140PaS/25℃。所述的步骤（1）中二甲基甲酰胺的加入量为溶剂总质量的55-65%，所述的步骤（3）中二甲基甲酰胺的加入量为溶剂总质量的15-20%。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：（1）本专利技术创造性地将咖啡渣作为起始原料，对聚氨酯进行化学改性，制备的聚氨酯树脂同时具备优异的剥离强度、热老化性能和耐水解性能。本专利技术树脂与普通聚酯型胶粘剂相比，耐水解性能更好；与聚醚型胶粘剂相比，剥离强度更高且热老化性能更好；与特殊聚酯型胶粘剂相比，成本更低；与共聚型胶粘剂相比，成本更低且综合物性更优异。（2）目前，国内咖啡渣产出量越来越大，但回收利用的方式有限，对环境污染的问题日益严重。本专利技术为咖啡渣的回收利用提供了一种全新的方法，对环境保护起到了积极的作用。（3）本专利技术制备的胶粘剂应用于合成革中，咖啡渣具备吸附刺激性气味的作用，同时可使合成革具备淡淡的咖啡气味，令人愉悦。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述专利技术。需要说明的是，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。以下实施例中所用原料均为市售。对比例1制备对比例1，其中用到的聚酯二元醇为数均分子量2000的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇，扩链剂为1,4-丁二醇，封端剂为甲醇。对比例1所用原料及质量如下表：原料名称质量（克）百分比（%）抗氧剂BHT2.000.05%聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇（数均分子量2000）90022.47%1,4-丁二醇501.25%4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯2506.24%二甲基甲酰胺224055.92%丁酮56013.97%甲醇40.1%总质量4006100%制备步骤如下：1）将抗氧剂BHT、聚己二酸1,4丁二醇酯二醇、1,4-丁二醇、二甲基甲酰胺（总量的70%）在50-60℃混合均匀；2）分批加入4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至70-80℃，反应4-6小时；3）补加4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯；4）加入二甲基甲酰胺（总量的30%），调整粘度；5）将丁酮与甲醇混合投入，在70-80℃下搅拌1-2小时封端终止反应，最终粘度控制在80-140PaS/25℃，得到样品A。实施例1本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，是以包括以下组分为起始原料制备的：聚酯二元醇、扩链剂、咖啡渣、二异氰酸酯、抗氧剂、分散剂、溶剂和封端剂。/n

【技术特征摘要】
1.利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，是以包括以下组分为起始原料制备的：聚酯二元醇、扩链剂、咖啡渣、二异氰酸酯、抗氧剂、分散剂、溶剂和封端剂。


2.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，所述的聚酯二元醇选自数均分子量为1000-3500的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸1,6-己二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇，聚己二酸甲基丙二醇酯二醇、聚ε己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，所述的扩链剂为乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、甲基丙二醇中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，所述的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。


5.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；所述的分散剂为聚醚改性聚硅氧烷类；所述的封端剂为甲醇和/或硅烷类偶联剂；所述的溶剂为二甲基甲酰胺、甲苯、丁酮、乙酸乙酯中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，所述的咖啡渣由美国星巴克公司提供，平均粒径控制在1微米，单位含水量＜500ppm。


7.根据权利要求1所述的利用咖啡渣制备的聚氨酯树脂，其特征在于，是以包括如下质量百分比的组分为起始原料制备的：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传勇，蒋红梅，欧阳快华，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰新材料研发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31