一种生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用，涉及聚氨酯表面处理剂技术领域。本发明专利技术将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2

【技术实现步骤摘要】
一种生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚氨酯表面处理剂
，尤其涉及一种生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯（WPU）以其安全性高、污染性低、力学性能优良、可做多方面改性等优点，主要应用于涂料、粘合剂、纺织工业等领域。但是，传统WPU涂料已经无法满足人们对于新型高分子材料高效节能、环保无害以及资源循环利用等性能的要求，故而可生物降解WPU顺应时代要求出现。可生物降解WPU避免了传统WPU因有机溶剂挥发而带来的各类健康问题，具备环保节能、绿色无污染、降解产物无毒无害等特性。
[0003]聚乳酸（Polylactic acid，PLA），又称为聚丙交酯，是以乳酸为原料聚合而成的聚酯。聚乳酸具有优良的生物可降解性、相容性和吸收性。聚乳酸是一种无毒、无刺激的合成高分子材料，其原料是乳酸，主要来自淀粉（如玉米、大米）等发酵，也可以以纤维素、厨房垃圾或鱼体废料为原料获取。PLA原料来源广泛，且由其制成的产品使用后可直接进行堆肥或焚烧处理，最终可完全降解为CO2和H2O，满足可持续发展的要求。
[0004]基于聚乳酸开发的PLA
‑
WPU表面处理剂满足绿色无污染、可持续发展的要求，但现有PLA
‑
WPU表面处理剂亲水单体容易集中在硬段或软段中，发生相分离，严重影响产品的耐水性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种生物基水性聚氨酯及其制备方法和应用，本专利技术提供的生物基水性聚氨酯作为表面处理剂具有良好的耐水性能。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种生物基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2
‑
二羟甲基丙酸、有机金属催化剂和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，得到预聚物；
[0009]将所述预聚物与小分子二元醇混合进行扩链反应，待反应完成后，加入三乙胺中和羧酸成盐，得到SWPU预聚体；
[0010]将所述SWPU预聚体和磺酸盐分散到水中，得到生物基水性聚氨酯。
[0011]优选的，所述聚乳酸多元醇的数均分子量为1000~2000；所述聚乙二醇的数均分子量为1000~2000。
[0012]优选的，所述聚乳酸多元醇与2,2
‑
二羟甲基丙酸的质量比为5.8~12：1；所述聚乙二醇与聚乳酸多元醇的质量比为1：1。
[0013]优选的，所述有机金属催化剂为有机银催化剂、有机铋催化剂和有机锌催化剂中的一种或几种；所述有机金属催化剂的质量为聚乳酸多元醇质量的0.1~0.14%。
[0014]优选的，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、六亚
甲基二异氰酸酯和1,5
‑
戊二异氰酸酯中的一种或多种；所述聚乳酸多元醇与二异氰酸酯的质量比为1~2.5：1。
[0015]优选的，所述预聚反应的温度为85℃。
[0016]优选的，所述小分子二元醇为乙二醇、丁二醇和己二醇中的一种或多种；所述小分子二元醇的质量为聚乳酸多元醇质量的0.2~0.7%。
[0017]优选的，所述磺酸盐为2
‑
[(2
‑
氨乙基)氨基]乙磺酸钠、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑2‑
氨基乙磺酸钠和1,2
‑
二羟基
‑3‑
丙磺酸钠中的一种或多种；所述磺酸盐的质量为聚乳酸多元醇质量的5~10%。
[0018]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的生物基水性聚氨酯。
[0019]本专利技术提供了上述方案所述生物基水性聚氨酯作为表面处理剂的应用。
[0020]本专利技术提供了一种生物基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2
‑
二羟甲基丙酸、有机金属催化剂和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，得到预聚物；将所述预聚物与小分子二元醇混合进行扩链反应，待反应完成后，加入三乙胺中和羧酸成盐，得到SWPU预聚体；将所述SWPU预聚体和磺酸盐分散到水中，得到生物基水性聚氨酯。
[0021]本专利技术以二异氰酸酯和小分子二元醇作为硬段，以聚乳酸多元醇为软段，采用羧酸盐（指2,2
‑
二羟甲基丙酸成盐）/磺酸盐/非离子亲水单体（指聚乙二醇）复配，羧酸盐/磺酸盐/非离子亲水单体的分子链有较高的柔顺性和亲水性，用它们作为亲水单元合成的WPU具有较小的粒径尺寸，较好的乳液稳定性，其胶膜具有优异的耐水性和拉伸性能，经性能测试，可用于人造革表面涂饰和食品包装用油墨连接料表面处理剂。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种生物基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0023]将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2
‑
二羟甲基丙酸、有机金属催化剂和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，得到预聚物；
[0024]将所述预聚物与小分子二元醇混合进行扩链反应，待反应完成后，加入三乙胺中和羧酸成盐，得到SWPU预聚体；
[0025]将所述SWPU预聚体和磺酸盐分散到水中，得到生物基水性聚氨酯。
[0026]在本专利技术中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
[0027]本专利技术将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2
‑
二羟甲基丙酸、有机金属催化剂和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，得到预聚物。
[0028]在本专利技术中，所述聚乳酸多元醇的数均分子量优选为1000~2000，更优选为1000或2000；所述聚乙二醇的数均分子量优选为1000~2000。在本专利技术中，所述聚乳酸多元醇优选购自丰原集团的生物基聚乳酸多元醇，型号为PLA1000或PLA2000。在本专利技术中，所述聚乳酸多元醇与2,2
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二羟甲基丙酸的质量比优选为5.8~12：1，更优选为6~10:1，进一步优选为7~8:1；所述聚乳酸多元醇与聚乙二醇的质量比优选为1：1。
[0029]在本专利技术中，所述有机金属催化剂优选为有机银催化剂、有机铋催化剂和有机锌催化剂中的一种或几种；本专利技术对所述有机银催化剂、有机铋催化剂和有机锌催化剂的具体种类没有特殊要求，本领域熟知的用于预聚反应的相应催化剂均可，具体的，所述有机银
催化剂可以为韩世化学的ESCAT#100Ag；所述有机铋催化剂可以为TMG公司的710；所述有机锌催化剂可以为凡特鲁斯的8330R。在本专利技术中，所述有机金属催化剂的质量优选为聚乳酸多元醇的0.1~0.14%，更优选为0.12~0.13%。
[0030]在本专利技术中，所述二异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和1,5
‑
戊二异氰酸酯中的一种或多种；所述聚乳酸多元醇与二异氰酸酯的质量比优选为1~2.5：1，更优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚乳酸多元醇、聚乙二醇、2,2
‑
二羟甲基丙酸、有机金属催化剂和二异氰酸酯混合，进行预聚反应，得到预聚物；将所述预聚物与小分子二元醇混合进行扩链反应，待反应完成后，加入三乙胺中和羧酸成盐，得到SWPU预聚体；将所述SWPU预聚体和磺酸盐分散到水中，得到生物基水性聚氨酯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸多元醇的数均分子量为1000~2000；所述聚乙二醇的数均分子量为1000~2000。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸多元醇与2,2
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二羟甲基丙酸的质量比为5.8~12：1；所述聚乙二醇与聚乳酸多元醇的质量比为1：1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机金属催化剂为有机银催化剂、有机铋催化剂和有机锌催化剂中的一种或几种；所述有机金属催化剂的质量为聚乳酸多元醇质量的0.1~0.14%。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺平，曲树光，徐晖，冯练享，
申请(专利权)人：齐河力厚化工有限公司，
类型：发明
国别省市：