【技术实现步骤摘要】
本专利技术水性聚氨酯材料，涉及桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体及其制备方法。
技术介绍
1、水性聚氨酯是以水作为稀释剂和分散剂的聚氨酯体系，它的合成一般采用内乳化法，即在疏水的聚氨酯长链中接枝亲水扩链剂，随后再加入中和剂使其成盐，最后对其进行高速搅拌乳化分散于水中。与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯同样兼具有耐候性、耐磨性、高柔韧性、高拉伸强度、高附着力等特性，但它黏度更低，污染更小，在使用过程不仅易于施工而且安全可靠，同时几乎没有挥发性有机化合物，被认为是一种绿色环保的化工产品。但同时，水性聚氨酯也存在某些缺点，例如水分干燥速度慢、基材润湿性较差、耐水性较差等问题。目前，合成水性聚氨酯所用的软段大多数是石油基类的聚醚二元醇或聚酯二元醇，不仅不可再生，同时其难以降解的问题还会对生态环境造成污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体及其制备方法，以解决上述技术问题中的至少一个。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体，其制备方法包括如下步骤：
3、取环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂、交联剂二异氰酸酯、催化剂a和有机溶剂混合，在温度为60～80℃的条件下反应3～5h，得第一反应混合液；
4、将第一混合液冷却至室温，加入氨基硅烷偶联剂继续反应0.5～2h，然后加入中和剂中和，得到预聚物；
5、将水加入预聚物中，乳化处理后除去乳液中的有机溶剂，即得。>
6、本专利技术以环氧大豆油-桐酸酯(teso)为主要成分合成了一种高生物基含量的植物油基水性聚氨酯分散体，一方面可以降低石化资源的使用，提高水性聚氨酯涂料中生物基的含量，另一方面，环氧大豆油的脂肪酸长链结构可赋予固化膜柔顺性，在增大固化膜交联密度的同时又可确保其柔韧性，从而使得固化膜具有优异的综合性能；而桐酸酯上的共轭双键在固化后也有助于改善固化膜的硬度、附着力、交联密度、耐腐蚀性等性能，同时也使得本申请的植物油基水性聚氨酯分散体无需额外加入含端双键的石油基原料去进行改性以及进行紫外光固化即可固化成膜。
7、本专利技术提供的桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体固化成膜的方式是以室温干燥为主，后期空气中的氧气固化为辅，得到的固化膜具有优异的拉伸性能，且在具有较强的拉伸强度同时还保持着较高的断裂伸长率。
8、在一些实施方式中，亲水扩链剂可以选自丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇中的至少一种。
9、在一些实施方式中，内乳化剂可以选自n-甲基二乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、n,n-双羟甲基叔丁胺、3-二甲氨基-1,2-丙二醇中的至少一种。
10、在一些实施方式中，环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的摩尔比可以为(4～5)：(1～3)：(5～7)。
11、在一些实施方式中，二异氰酸酯可以选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。
12、在一些实施方式中，二异氰酸酯中的异氰酸酯基团与环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的总量的摩尔比可以为1：(0.9～0.95)。
13、在一些实施方式中，氨基硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
14、在一些实施方式中，氨基硅烷偶联剂的用量为环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂和二异氰酸酯总质量的1％～4％。
15、在一些实施方式中，催化剂a可以选自二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、二烷基锡二马来酸酯、二硫醇烷基锡、环烷酸锌中的至少一种。
16、在一些实施方式中，催化剂a的用量可以为环氧大豆油-酮酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂、二异氰酸酯总质量的0.05％～1％。
17、在一些实施方式中，有机溶剂可以选自丙酮、丁酮中的至少一种。
18、在一些实施方式中，有机溶剂的用量可以为环氧大豆油-酮酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂、二异氰酸酯总质量的30％～50％。
19、在一些实施方式中，中和剂可以选自磷酸、盐酸、醋酸中的至少一种。
20、在一些实施方式中，中和剂的用量可以为内乳化剂摩尔量的90％～100％。
21、在一些实施方式中，水和预聚物的质量比可以为(3～8)：(2～3)。
22、在一些实施方式中，环氧大豆油-桐酸酯的制备方法可以包括如下步骤：
23、取环氧大豆油、桐油酸、催化剂b和阻聚剂混合，在温度为110～130℃、保护气体下反应至反应体系的酸值低于10mg koh/g，即得环氧大豆油-桐酸酯。
24、在一些实施方式中，环氧大豆油和桐油酸的摩尔比为(1～1.2)：(3～3.5)。
25、在一些实施方式中，催化剂b可以选自1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)、三苯基膦、n,n-二甲基苄胺、四丁基溴化铵中的至少一种；其的用量可以为环氧大豆油和桐油酸总质量的0.5％～1％。
26、在一些实施方式中，阻聚剂可以选自对苯二酚、对甲氧基苯酚、2-叔丁基对苯二酚、甲基氢醌中的至少一种；其用量可以为桐油酸质量的0.5％～1.5％。
27、在一些实施方式中，保护气可以选自氮气、惰性气体中的至少一种。
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1.桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水扩链剂选自丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇中的至少一种；所述内乳化剂选自N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-双羟甲基叔丁胺、3-二甲氨基-1,2-丙二醇中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的摩尔比为(4～5)：(1～3)：(5～7)；所述二异氰酸酯中的异氰酸酯基团与所述环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的总量的摩尔比为1：(0.9～0.95)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；所述氨基硅烷偶联剂的用量为环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂和二异氰酸酯总质量的1％～4％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述中和剂选自磷酸、盐酸、醋酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环氧大豆油-桐酸酯的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述环氧大豆油和桐油酸的摩尔比为(1～1.2)：(3～3.5)；所述催化剂B的用量为环氧大豆油和桐油酸总质量的0.5％～1％；所述阻聚剂的用量为桐油酸质量的0.5％～1.5％。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂B选自1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯、三苯基膦、N,N-二甲基苄胺、四丁基溴化铵中的至少一种；所述阻聚剂选自对苯二酚、对甲氧基苯酚、2-叔丁基对苯二酚、甲基氢醌中的至少一种。
10.根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体。
...【技术特征摘要】
1.桐油-环氧大豆油基水性聚氨酯分散体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水扩链剂选自丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇中的至少一种；所述内乳化剂选自n-甲基二乙醇胺、n,n-二甲基乙醇胺、n,n-双羟甲基叔丁胺、3-二甲氨基-1,2-丙二醇中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的摩尔比为(4～5)：(1～3)：(5～7)；所述二异氰酸酯中的异氰酸酯基团与所述环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂中的羟基的总量的摩尔比为1：(0.9～0.95)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；所述氨基硅烷偶联剂的用量为环氧大豆油-桐酸酯、亲水扩链剂、内乳化剂和二异氰酸酯总质量的1％～4％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁腾，罗旭彪，李小平，成琢之，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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