一种基于葛粉的生物基树脂及应用其的涂料制造技术

本申请涉及生物基树脂的技术领域，具体公开了一种基于葛粉的生物基树脂及应用其的涂料。生物基树脂包括聚氨酯预聚体和葛粉糊溶液，所述葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的1～50%；其制备方法包括：葛粉糊溶液的制备及聚氨酯预聚体的制备，后将制备完成的葛粉糊溶液在一定的条件下与聚氨酯预聚体进行交联反应，最终制得生物基树脂。本申请的生物基树脂可用于油墨、涂料和胶水等领域，其具有与目前聚氨酯树脂同样的物理性能，同时在可降解方面优于目前的聚氨酯树脂。本申请采用葛粉作为生物基材料，减少原本制备聚氨酯树脂中聚氨酯的添加量，减少石油化工产品的使用，降低对环境的影响，降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于葛粉的生物基树脂及应用其的涂料


[0001]本申请涉及生物基树脂的
，更具体地说，它涉及一种基于葛粉的生物基树脂及应用其的涂料。

技术介绍

[0002]在涂料方面，聚氨酯涂料因其优良的附着力、耐候性、耐化学腐蚀性以及装饰性，已经广泛应用于国防、航天、船舶、室内装修等领域的保护和装饰中。传统的聚氨酯材料来源于石油化工产品，因此在其生产、使用以及废弃过程中都会对环境造成有害影响。并且随着过度消耗不可再生资源问题的暴露，石油化工产品的价格一路攀升，因而寻求一种环保材料，替代或部分替代聚氨酯，降低成本的同时，缓解不可再生资源压力，保护环境成为当前聚氨酯涂料发展的方向之一。

技术实现思路

[0003]为了减少聚氨酯树脂的使用，从而减少石油化工产品的使用以缓解石油能源紧张，降低环境污染，同时降低成本，本申请提供一种一种基于葛粉的生物基树脂及应用其的涂料。
[0004]第一方面，本申请提供一种基于葛粉的生物基树脂，采用如下的技术方案：一种基于葛粉的生物基树脂，所述生物基树脂包括聚氨酯预聚体和葛粉糊溶液，所述葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的1～50％；其中，葛粉糊溶液为葛粉与水的冲调物。
[0005]本申请采用葛粉作为生物基材料，将葛粉与水冲调形成葛粉糊溶液之后用作制备生物基树脂的主要原料，减少原本制备聚氨酯树脂中聚氨酯的添加量，减少石油化工产品的使用，降低对环境的影响。
[0006]再者，葛粉单价约为10元/kg，制备聚氨酯预聚体的组分中，多元醇的单价约为20元/kg，异氰酸酯的单价约为120元/kg，假设以多元醇和异氰酸酯的质量比为1:1作为原料制备2kg的聚氨酯预聚体，粗略计算聚氨酯树脂的单价至少为70元/kg。而本申请中，用葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体的总质量的1～50％，以占聚氨酯预聚体总质量为20％计算，制备形成的生物基树脂的单价为58元/kg，比聚氨酯树脂的单价最少低12元/kg在进行工业量产时，能够极大降低成本。
[0007]目前聚氨酯树脂的应用领域广泛，在工业生产过程中，需要大量的树脂作为原料制备涂料、油墨和胶水。经过试验验证，本申请制备的生物基树脂存储稳定性高，活性NCO含量在2％左右，粘性好，能够达到正常树脂的物理性能，能够替代聚氨酯树脂甚至是正常树脂进行使用，并且经过添加葛粉作为生物基原料，使得制备的生物基树脂在降解方面性能优异，符合当前可持续发展的要求。
[0008]优选的，所述葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的30～50％。
[0009]经过试验，葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的30～50％时，生物基树脂的物理
性能优异，减少了制备的生物基树脂中聚氨酯预聚体的占比，进一步降低成本。
[0010]优选的，所述聚氨酯预聚体包括异氰酸酯、多元醇和扩链剂，其中异氰酸酯、多元醇与扩链剂的重量份之比为1～9:1：0.3～1.5。
[0011]聚氨酯预聚体由异氰酸酯、多元醇作为主要原料制成，并且通过扩链剂提高制备的聚氨酯预聚体的耐热性、弹性等物理性能。本申请的聚氨酯预聚体中，异氰酸酯与多元醇的重量份之比是1～9:1，即异氰酸酯过量，制备的异氰酸酯聚氨酯预聚体为端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，具有较高的反应活性，与葛粉之间发生交联反应活性高。
[0012]优选的，所述多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇。
[0013]本申请的多元醇选用数均分子量为1500
‑
1800的多元醇。并且可采用聚醚多元醇或聚酯多元醇作为聚氨酯预聚体的主要原料。聚酯多元醇可以为聚碳酸酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇乙二醇共聚酯二醇、聚己二酸丁二醇、新戊二醇共聚酯二醇、聚己二醇
‑3‑
甲基戊二醇酯二醇、聚己内酯二醇的至少一种；聚醚多元醇可以为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃
‑
氧化丙烯共聚二醇的中一种。
[0014]优选的，所述扩链剂为多元醇扩链剂。
[0015]通过采用上述技术方案，将多元醇扩链剂作为本申请的扩链剂，不仅能够参与聚氨酯预聚体的反应，具扩链和交联作用，调节泡沫体结构和开孔率，提高产品的回弹性、刚性和力学性能，同时还能降低原料组分黏度，改善原料个组分的相容性。多元醇扩链剂具体可包括1.4
‑
丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等中的一种或多种。
[0016]第二方面，本申请提供一种基于葛粉的生物基树脂的制备方法，采用如下的技术方案：一种基于葛粉的生物基树脂的制备方法，包括以下步骤：聚氨酯预聚体的制备：1.1将扩链剂分为两份，为第一份扩链剂和第二份扩链剂；取第一份扩链剂和多元醇一同置于反应容器中进行混合,在55～65℃搅拌均匀；1.2将异氰酸酯多分次投入反应容器,在反应温度为75～85℃、搅拌的状态下常压反应3.5
‑
5个小时,形成聚氨酯预聚体；葛粉糊溶液的制备：2.1将葛粉先用温水冲泡溶解后，用开水进行冲调糊化，形成葛粉糊溶液；生物基树脂的制备：3.1将葛粉糊溶液与第二份扩链剂一同置于反应容器中进行混合，在65～75℃搅拌均匀，形成葛粉糊状物；3.2将葛粉糊状物添加至聚氨酯预聚体中，在反应温度为65～75℃、搅拌的状态下反应4
‑
5个小时,冷却形成生物基树脂；上述步骤中，葛粉的冲调步骤及聚氨酯预聚体的制备步骤无先后顺序。
[0017]本申请的制备方法，先分别制备聚氨酯预聚体及葛粉糊溶液之后，再将葛粉糊溶液与聚氨酯预聚体进行反应，最终形成生物基树脂。
[0018]本申请的制备方法简单，控制在一定的反应温度下进行搅拌使其进行反应，即可得到本申请的最终产物，生物基树脂，并且反应温度低，减少制备过程能源消耗过大，而提
高伸长成本，有利于工业生产，同时也方便生物基树脂在工业上进行推广、进行量产，推动生物基聚氨酯树脂的发展。
[0019]由于葛粉经过温水、开水进行冲调之后形成的葛粉糊溶液，随着葛粉冲调过程中的温度升高，葛粉分子振动剧烈，造成葛粉大分子内部的氢键断裂，断裂的氢键与较多的水分子结合。由于水分子的进入造成更长的葛粉链段的分离，增加了结构的无序性、减少了结晶区域，使得溶液整体呈透明且具有一定流动性的糊状，此时，葛粉糊溶液中，含有较多游离的羟基。而众多的游离羟基与带有活泼的端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体，在第二份扩链接的作用下进行反应，最终形成稳定的立体网状。
[0020]具有立体网状结构的生物基聚氨酯树脂，物理性质稳定，兼具了聚氨酯的物理性质，同时由于葛粉的加入，使得生物基树脂整体的活化温度降低，在80
‑
95℃的条件下即可进行使用，在使用方面相较于正常树脂的活化温度为180
‑
220℃，可降低能源的损耗。
[0021]优选的，所述葛粉的冲调步骤中，在葛粉冲调之前，将葛粉进行研磨至粒径D90为50μm。
[0022]将葛粉进行冲调之前先将葛粉进行研磨，使得葛粉的粒径减少，比表面积增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于葛粉的生物基树脂，其特征在于，所述生物基树脂由聚氨酯预聚体和葛粉糊溶液聚合而成，所述葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的1～50%；其中，葛粉糊溶液为葛粉与水的冲调物。2.根据权利要求1所述的一种基于葛粉的生物基树脂，其特征在于：所述葛粉糊溶液占聚氨酯预聚体总质量的30～50%。3.根据权利要求1或2所述的一种基于葛粉的生物基树脂，其特征在于：所述聚氨酯预聚体包括异氰酸酯、多元醇和扩链剂，其中异氰酸酯、多元醇与扩链剂的重量份之比为1～9:1：0.3～1.5。4.根据权利要求3所述的一种基于葛粉的生物基树脂，其特征在于：所述多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇。5.根据权利要求3所述的一种基于葛粉的生物基树脂，其特征在于：所述扩链剂为多元醇扩链剂。6.一种基于葛粉的生物基树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：聚氨酯预聚体的制备：1.1将扩链剂分为两份，为第一份扩链剂和第二份扩链剂；取第一份扩链剂和多元醇一同置于反应容器中进行混合,在55～65℃搅拌均匀；1.2将异氰酸酯多分次投入反应容器,在反应温度为75～85℃、搅拌的状态下常压反应3.5
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5个小时,形成聚氨酯预聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄景柱，肖婷，
申请(专利权)人：广东一三七化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：