生物基聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基聚氨酯涂料及其制备方法。一种生物基聚氨酯涂料包括A组分和B组分，所述A组分和B组分按照重量比(1～1.2):1共混，所述A组分由包括如下重量份的原料制成：单宁酸10～20份、环氧大豆油50～60份、溶剂20～40份；所述B组分由包括如下重量份的原料制成：液化MDI40～50份、三苯基磷1～2份。本申请通过单宁酸、环氧大豆油和液化MDI三者相互交联固化，显著增加了生物基聚氨酯涂料固化时的交联密度，从而提升生物基聚氨酯涂料的耐水性和耐溶剂性。和耐溶剂性。

【技术实现步骤摘要】
生物基聚氨酯涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料领域，尤其是涉及一种生物基聚氨酯涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯涂料的主要成分包括多元醇和多异氰酸，多元醇和多异氰酸酯交联固化得到聚氨酯涂层。传统的聚氨酯涂料中多元醇一般来源于石油化工行业，而随着石化资源的日益减少，传统聚氨酯涂料中多元醇价格持续上升，因此，发展以生物基多元醇为原料的聚氨酯涂料已经成为目前的研究热点。
[0003]而植物油作为一种可再生的资源，来源广泛，价格低廉，是一种理想的生物基多元醇来源。但植物油中不含有羟基，需要经过改性才可成为生物基多元醇。
[0004]植物油常用的改性方法为氧化开环法，此方法的原理如下：首先将大豆油或菜籽油等不饱和植物油与有机酸和过氧化氢反应，形成环氧植物油，再将环氧植物油与甲醇和水的混合溶液进行开环反应生成植物油多元醇。植物油多元醇与多异氰酸酯制备而成的生物基聚氨酯涂料可涂覆在户外设备上，形成漆膜保护层。
[0005]针对上述相关技术，生物基聚氨酯涂料用作于户外设备的漆膜保护层时，长期受到酸雨、油污等溶剂的侵蚀，易发生破损等现象，失去保护作用。因此，为了使生物基聚氨酯涂料对户外设备进行长效保护，生物基聚氨酯涂料在耐溶剂性能方面还有待提升。

技术实现思路

[0006]为了提高生物基聚氨酯涂料的耐溶剂性能，本申请提供一种生物基聚氨酯涂料及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种生物基聚氨酯涂料，采用如下的技术方案：一种生物基聚氨酯涂料，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分按照重量比(1～1.2):1共混，所述A组分由包括如下重量份的原料制成：单宁酸10～20份、环氧大豆油50～60份、溶剂20～40份；所述B组分由包括如下重量份的原料制成：液化MDI40～50份、三苯基磷1～2份。
[0008]本申请中使用单宁酸、环氧大豆油和液化MDI作为生物基聚氨酯涂料的主要成分，具有如下优点：第一，单宁酸为多羟基化合物，在三苯基磷的催化作用下，环氧大豆油的环氧基能够与单宁酸的酚羟基进行反应，环氧大豆油开环，与单宁酸交联；环氧大豆油的环氧基开环后生成羟基，环氧大豆油产生的羟基与液化MDI反应交联；单宁酸的酚羟基与液化MDI的异氰酸基也可生成氨基甲酸酯，因此，单宁酸、环氧大豆油和液化MDI三者相互交联固化，显著增加了生物基聚氨酯涂料固化时的交联密度，使聚氨酯分子间间隙减小，从而阻碍了水分子和溶剂的渗入，生物基聚氨酯涂料的耐水性和耐溶剂性显著提升。
[0009]第二，单宁酸的羟基含量高，交联位点多，反应活性高，一方面更易浸润所需涂覆基材的表面，使生物基聚氨酯涂料具有较好的粘附性，另一方面聚氨酯分子链间更易形成复杂的交联结构，聚氨酯的内聚能增大，改善了生物基聚氨酯涂料的耐热性。
[0010]第三，单宁酸和环氧大豆油的生产技术成熟，价格低廉，并且环氧大豆油在单宁酸
的作用下可直接与液化MDI进行反应，无需再使用甲醇等有机溶液进行开环处理，节约能源，生物基聚氨酯涂料更为环保。
[0011]可选的，所述单宁酸、环氧大豆油和液化MDI的重量比为(0.2～0.3):1:(1～1.1)。
[0012]通过采用上述技术方案，单宁酸、环氧大豆油和液化MDI在此重量比范围内具有较好的交联密度，进一步提高生物基聚氨酯涂料的耐水性、耐溶剂性能以及耐热性。
[0013]可选的，所述环氧大豆油和三苯基磷的重量比为40:1。
[0014]通过采用上述技术方案，在此重量比下，三苯基磷对环氧大豆油环氧开环反应的催化效果最佳，提高环氧大豆油和单宁酸之间的反应活性以及环氧大豆油和液化MDI之间的反应活性，进一步提升生物基聚氨酯涂料的耐水性、耐溶剂性能以及耐热性。
[0015]可选的，所述单宁酸与溶剂的重量比为1:2。
[0016]本申请中溶剂包括但不限于乙酸乙酯、四氢呋喃等易挥发有机溶剂，单宁酸溶解于溶剂中，溶剂调节A组分的粘度，使A组分具有较好的流动性。并且在此重量比下，溶剂的添加不影响生物基聚氨酯涂料的固化速率，生物基聚氨酯涂料的固化速率较快。
[0017]可选的，所述液化MDI为碳化二亚胺改性异氰酸酯。
[0018]环氧大豆油通过羧酸催化环氧化法制得，环氧大豆油中含有少量的羧基，而碳化二亚胺改性异氰酸酯含有碳化二亚胺基团，当碳化二亚胺基团与羧基反应，去除羧基，降低羧基在生物基聚氨酯涂料表面的含量，进一步降低水分和醇溶液等溶剂入侵生物基聚氨酯涂料的可能性。
[0019]可选的，所述碳化二亚胺改性异氰酸酯的异氰酸基的含量为28～30wt％。
[0020]可选的，所述B组分中还包括阻燃剂，所述阻燃剂的重量份数为2～3，所述阻燃剂为无卤磷酸酯。
[0021]通过采用上述技术方案，阻燃剂选择无卤磷酸酯，无卤磷酸酯为液态阻燃剂，与A组分和B组分的相容性较好，在保证阻燃效果的前提下，使得生物基聚氨酯涂料的涂覆效果较好，厚度均匀。
[0022]可选的，所述B组分中还包括消泡剂，所述消泡剂的重量份数为2～3。本申请的消泡剂优选有机硅消泡剂。
[0023]通过上述技术方案，在生物基聚氨酯涂料中掺加有机硅消泡剂，使得生物基聚氨酯涂料具有较好的排泡性能，从而改善生物基聚氨酯涂料的涂覆效果。
[0024]第二方面，本申请提供一种生物基聚氨酯涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种生物基聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：A组分的制备：称取配方量的单宁酸、环氧大豆油和溶剂，搅拌共混，在真空条件下除水脱泡，制得A组分；B组分的制备：称取配方量的液化MDI、三苯基磷、阻燃剂和消泡剂，搅拌共混，在真空条件下除水脱泡，制得B组分；当生物基聚氨酯涂料需要使用时，将A组分和B组分按照重量比1:(1～1.2)搅拌共混，得到生物基聚氨酯涂料，生物基聚氨酯涂料涂布后加热至50～60℃，保温反应1.5～3h后，固化成膜。
[0025]通过采用上述技术方案，单宁酸和环氧大豆油制成A组分，与液化MDI分开存放，使生物基聚氨酯涂料具有较长的货架期。A组分和B组分共混后得到生物基聚氨酯涂料，生物
基聚氨酯涂料附着在涂覆基材表面，加热条件下溶剂挥发，生物基聚氨酯交联固化。
[0026]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请选取单宁酸和环氧大豆油作为A组分，液化MDI作为B组分，环氧大豆油、单宁酸和液化MDI在三苯基磷作用下，三者相互交联固化，使生物基聚氨酯涂料的交联密度显著增大，降低了溶剂侵入聚氨酯分子间的可能性，提高聚氨酯的耐溶剂性能和耐水性。
[0027]2、本申请中液化MDI选择碳化二亚胺改性异氰酸酯，利用碳化二亚胺改性异氰酸酯含有的碳化二亚胺基团去除羧基，降低羧基在生物基聚氨酯涂料表面的含量，进一步降低水分入侵生物基聚氨酯涂料的可能性
具体实施方式
[0028]如无特殊说明，以下实施例和对比例中的原料来源如下表1所示：表1.原料来源实施例
[0029]一种生物基聚氨酯涂料，按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚氨酯涂料，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分按照重量比(1～1.2):1共混，其特征在于：所述A组分由包括如下重量份的原料制成：单宁酸10～20份、环氧大豆油50～60份、溶剂20～40份；所述B组分由包括如下重量份的原料制成：液化MDI40～50份、三苯基磷1～2份。2.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯涂料，其特征在于：所述单宁酸、环氧大豆油和液化MDI的重量比为（0.2～0.3）:1:（1～1.1）。3.根据权利要求2所述的一种生物基聚氨酯涂料，其特征在于：所述环氧大豆油和三苯基磷的重量比为40:1。4.根据权利要求3所述的一种生物基聚氨酯涂料，其特征在于：所述单宁酸与溶剂的重量比为1:2。5.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯涂料，其特征在于：所述液化MDI为碳化二亚胺改性异氰酸酯。6.根据权利要求5所述的一种生物基聚氨酯涂料，其特征在于：所述碳化二亚胺改性异氰酸...

【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：