CN103145948B - 一种可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯及其制备方法 - Google Patents

一种可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

可光聚合植物油基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法属于感光高分子材料领域。本发明所提供的植物油基聚氨酯丙烯酸酯的结构如通式Ⅰ所示。本发明将异佛尔酮二异氰酸酯与丙烯酸羟乙酯反应形成异氰酸酯基丙烯酸酯；将含羟基的共轭二烯烃与植物油通过狄尔斯-阿尔德反应形成周环，然后将异氰酸酯基丙烯酸酯滴入反应得到植物油基聚氨酯丙烯酸酯，本发明所提供的植物油基聚氨酯丙烯酸酯可作为光反应性树脂应用于感光高分子材料领域中。通式Ⅰ式中，R1、R2和R3独立的选自C1-C18的烷烃，其中，必须有一

Description

一种可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯及其制备方法
技术领域
本发明属于感光高分子材料领域，具体涉及一种植物油基丙烯酸酯及其制备方法。
背景技术
世界的进步与发展使石油资源面临紧缺乃至枯寂的局面，以石油为原料的高分子材料工业迫切需要寻求廉价、可再生的替代品。天然植物油因其易得、廉价、可再生和生物可降解性受到了人们广泛关注。20世纪90年代以来，国外陆续成功开发出植物基热塑性、热固性树脂和各种弹性体，产品的植物油含量高，理化性能可以与石油产品相媲美。在光固化涂料、包装材料、医疗设备、日用品、建筑材料、汽车等众多领域逐渐替代石油基聚合物产品。国内植物油基产品应用仍然处于涂料、聚合物助剂等传统产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯，同时提供一种植物油改性的新方法，本发明制备工艺简单。
本发明所提供的可光聚合植物油基丙烯酸酯，其特征在于所述的可光聚合植物油基丙烯酸酯的结构如通式Ⅰ所示：
式中，R1、R2和R3独立的选自C1-C18的烷烃，其中，必须有一个选自R4和R5分别选自C1-C16的烷烃，R6选自
本发明所提供的可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯的制备方法，包括以下步骤：
下述步骤中所述的份数均指质量份数
1）取1摩尔异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡摩尔分数为异佛尔酮二异氰酸酯摩尔量的0.01-0.05%和占丙烯酸羟乙酯质量的0.1-0.5wt%对羟基苯甲醚溶于300mL无水甲苯或二甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在0.5-1小时内滴入200mL1摩尔丙烯酸羟乙酯的甲苯或二甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸馏蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯。
2）在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入3-6份含羟基共轭二烯烃和100份植物油，加入总质量40-60%的甲苯或二甲苯，加热回流，加热回流12-36小时。
3）降温至40-60℃，4-8份异氰酸酯基丙烯酸酯0.5-2小时滴加，滴加完毕后恒温40-60℃反应3-12小时，减压蒸馏蒸出溶剂，即得到可光聚合植物油基聚氨酯丙烯酸酯。
在本发明方法中，步骤1）中所述的植物油为大豆油、花生油、玉米油、低芥酸菜子油、葵花籽油、棉籽油、芝麻油或棕榈油中的一种。
在本发明方法中，步骤1）中所述的含羟基共轭二烯烃选自5-羟甲基-2-呋喃甲酸、1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮或2,5-二羟甲基呋喃中的一种。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
1）本发明制备工艺简单。
2）本发明所提供的可光聚合植物油基聚氨酯丙烯酸酯具有天然植物油的物理化学性能，可作为光反应性树脂应用于感光高分子材料领域中。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
1）取222.3g异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡0.063g和0.116g对羟基苯甲醚溶于300mL无水甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在0.5小时内滴入200mL116.1g丙烯酸羟乙酯的甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸馏蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯。
2）在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入3g5-羟甲基-2-呋喃甲酸和100g大豆油，加入总质量41.2g的甲苯，加热回流12小时。
降温至40℃，取4g异氰酸酯基丙烯酸酯0.5小时滴加完毕，滴加完毕后恒温40℃反应3小时，减压蒸馏蒸出甲苯，即得到可光聚合大豆油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例2
1）取222.3g异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡0.315g和0.580g对羟基苯甲醚溶于300mL无水二甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在2小时内滴入200mL116.1g丙烯酸羟乙酯的甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸馏蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯。
在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入4g1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮和100g花生油，加入总质量62.4g的二甲苯，加热回流36小时。
降温至40℃，取8g异氰酸酯基丙烯酸酯2.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温50℃反应12小时，减压蒸馏蒸出二甲苯，即得到可光聚合花生油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例3
1）取222.3g异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡0.189g和0.290g对羟基苯甲醚溶于300mL无水二甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在1小时内滴入200mL116.1g丙烯酸羟乙酯的甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸馏蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯。
在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入5g2,5-二羟甲基呋喃和100g玉米油，加入总质量52.5g的二甲苯，加热回流24小时。
降温至60℃，取6g异氰酸酯基丙烯酸酯1.5小时滴加完毕，滴加完毕后恒温60℃反应8小时，减压蒸馏蒸出二甲苯，即得到可光聚合玉米油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例4
1）取222.3g异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡0.126g和0.348g对羟基苯甲醚溶于300mL无水二甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在1.5小时内滴入200mL116.1g丙烯酸羟乙酯的甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸馏蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯。
在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入5g1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮和100g低芥酸菜子油，加入总质量60.5g的二甲苯，加热回流30小时。
降温至40℃，取6g异氰酸酯基丙烯酸酯1.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温40℃反应9小时，减压蒸馏蒸出二甲苯，即得到可光聚合低芥酸菜子油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例5
1）同实施例1中步骤1）。
2）在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入6g1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮和100g葵花籽油，加入总质量45.5g的二甲苯，加热回流18小时。
降温至50℃，取7g异氰酸酯基丙烯酸酯1.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温50℃反应9小时，减压蒸馏蒸出二甲苯，即得到可光聚合葵花籽油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例6：
1）同实施例2中步骤1）
2）在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入6g1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮和100g棉籽油，加入总质量47.5g的甲苯，加热回流26小时。
降温至60℃，取7g异氰酸酯基丙烯酸酯1.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温60℃反应12小时，减压蒸馏蒸出甲苯，即得到可光聚合棉籽油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例7
1）同实施例3中步骤1）
在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入6g1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮和100g芝麻油，加入总质量47.5g的甲苯，加热回流26小时。
降温至60℃，取4g异氰酸酯基丙烯酸酯1.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温60℃反应12小时，减压蒸馏蒸出甲苯，即得到可光聚合芝麻油基聚氨酯丙烯酸酯。
实施例8：
1）同实施例4中步骤1）
在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入12g5-羟甲基-2-呋喃甲酸和200g棕榈油，加入总质量95g的甲苯，加热回流26小时。
降温至60℃，取5g异氰酸酯基丙烯酸酯1.0小时滴加完毕，滴加完毕后恒温60℃反应3小时，减压蒸馏蒸出甲苯，即得到可光聚合棕榈油基聚氨酯丙烯酸酯。

Claims (3)

1.一种可光聚合植物油基异氰酸酯丙烯酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
下述步骤中所述的份数均指质量份数
1)取1摩尔异佛尔酮二异氰酸酯，二月桂酸二丁基锡摩尔分数为异佛尔酮二异氰酸酯摩尔量的0.01-0.05％和占丙烯酸羟乙酯质量的0.1-0.5wt％对羟基苯甲醚溶于300mL无水甲苯或二甲苯中，在通氮气并隔绝水汽的条件下升温至40℃搅拌，在0.5-1小时内滴入200mL1摩尔丙烯酸羟乙酯的甲苯或二甲苯溶液，滴加完后在40℃下保温3小时，减压蒸出溶剂得到异氰酸酯基丙烯酸酯，
2)在装有机械搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中加入3-6份含羟基共轭二烯烃和100份植物油，加入总质量40-60％的甲苯或二甲苯，加热回流，加热回流12-36小时，
3)降温至40-60℃，0.5-2小时滴加4-8份异氰酸酯基丙烯酸酯，滴加完毕后恒温40-60℃反应3-12小时，在油泵减压条件下，加热至70-100℃，蒸馏出溶剂，即得到可光聚合植物油基聚氨酯丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的植物油为大豆油、花生油、玉米油、低芥酸菜子油、葵花籽油、棉籽油、芝麻油或棕榈油中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的含羟基共轭二烯烃选自5-羟甲基-2-呋喃甲酸、1-呋喃-2-基-2,2-二羟基-乙酮或2,5-二羟甲基呋喃中的一种。
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