CN107266641B - 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法 - Google Patents

一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107266641B
CN107266641B CN201710579612.4A CN201710579612A CN107266641B CN 107266641 B CN107266641 B CN 107266641B CN 201710579612 A CN201710579612 A CN 201710579612A CN 107266641 B CN107266641 B CN 107266641B
Authority
CN
China
Prior art keywords
degradable biological
environment
polyurethane resin
catalyst
diisocyanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710579612.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107266641A (zh
Inventor
肖洪健
谢秋梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Green Land Chemical Engineering Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Green Land Chemical Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Green Land Chemical Engineering Co Ltd filed Critical Guangdong Green Land Chemical Engineering Co Ltd
Priority to CN201710579612.4A priority Critical patent/CN107266641B/zh
Publication of CN107266641A publication Critical patent/CN107266641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107266641B publication Critical patent/CN107266641B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3218—Polyhydroxy compounds containing cyclic groups having at least one oxygen atom in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2230/00—Compositions for preparing biodegradable polymers

Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂及其制备方法。该水性聚氨酯是由异山梨醇与环氧大豆油开环氧制得可降解生物基类多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、封端剂，通过聚合反应制备得到。本发明的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂制备方法简单，原料易得，成本低廉，工艺简单，制备的聚氨酯具有力学性能好，可生物降解、无毒、不燃、使用安全、不污染环境等优点，并且放置稳定性好。

Description

一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备 方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂及其制备方法。
背景技术
随着人类生活质量的提高，环保法规也越来越严格，各种环保条例对挥发性有机化合物(VOC)的排放量、有害溶剂的含量都有严格限制，因而由更加环保的生物质原料生产的水性聚氨酯产品，将成为顺应发展的主要发展方向之一。且水性聚氨酯以水为分散介质，具有低毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠等优点，因而在涂料、胶粘剂、织物整理、皮革、合成革涂饰及油墨等领域获得了广泛的应用。
近年来，水性聚氨酯的原料之一为聚酯多元醇或聚醚多元醇，目前其来源主要为石油，而石油资源日趋枯竭，如果采用天然可再生资源为基础的生物质来替代或部分替代多元醇，或对水性聚氨酯进行改性，这不仅可以缓解石油资源造成的能源危机，而且可以降低不可降解高分子材料引起的环境污染，符合当前的可持续发展要求，正逐渐成为聚氨酯水分散体系发展的重要方向。目前，可降解聚氨酯的合成大多采用有机异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物为基本原料，并通过小分子二醇或二胺等扩链形成。而且以小分子二元醇为扩链剂制备聚氨酯的反应可控性最佳。但现有的以脂肪族二异氰酸酯为偶联剂、小分子二元醇为扩链剂的聚氨酯其力学性能都较低。因此，研发一种以小分子二元醇为扩链剂的高强度、可生物降解性的聚氨酯具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有以小分子二元醇为扩链剂的水性聚氨酯耐水、耐溶剂性及力学性能较差的缺点，提供了一种强度高，成本低廉，工艺简单，环境友好且基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂及其制备方法。
实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂，是由可降解生物基类多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、封端剂，通过聚合反应制备得到。
进一步，上述所述的可降解生物基类多元醇通过如下方法制备：
(1)将环氧大豆油与异山梨醇加入反应釜，环氧大豆油与异山梨醇的质量比为1:1.5-2.5，升高温度为90-110℃，搅拌使二者充分混合，向反应釜中缓慢滴加质量为环氧大豆油质量0.05％-0.1％的催化剂，滴加完继续反应5-8h；
(2)反应结束后，向料液中加入异丙醇溶解，再加饱和碳酸钠溶液洗涤；再用旋转蒸发仪除去所述溶剂，然后减压抽滤，得到粘稠的棕黄色的可降解生物基类多元醇，反应方程式如下：
进一步，上述所述的催化剂为四氟硼酸、对甲苯磺酸、浓硫酸中的一种。
进一步，上述所述的可降解生物基类多元醇的羟值为400-600mg KOH/g。
进一步，上述所述的二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种。
进一步，上述所述的扩链剂为1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇中的一种。
进一步，上述所述的催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂中的一种，有机锡类催化剂优选二丁基锡二月桂酸酯或辛酸亚锡；叔胺类催化剂优选三乙胺。
进一步，上述所述的封端剂为碱化后的木质素、羧甲基纤维素、甲壳素、淀粉中的一种。
一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将可降解生物基类多元醇、二异氰酸酯按官能团摩尔比-NCO/-OH＝ (1.1-1.5):1的比例混合后在催化剂作用下在90-110℃下进行反应，催化剂的量可为降解生物基类多元醇质量的0.01％-0.05％，搅拌反应8-10h制得聚氨酯预聚物；
(2)在步骤(1)中得到的聚氨酯预聚物中，加入亲水性扩链剂，扩链剂与二异氰酸酯的摩尔质量比为(0.6-0.9)：1，进行扩链反应3-5h；
(3)以丙酮为反应溶剂，将步骤(2)得到的半封端聚氨酯预聚物与封端剂混合，所述半封端聚氨酯预聚物中未反应的-NCO基团与封端剂中所含-OH 的摩尔比为1∶(1.5-2)，在温度为90-100℃条件下反应4-8h，抽真空脱除丙酮，即得基于可降解生物基类的环保型水性聚氨脂树脂，反应方程式如下：

Claims (8)

1.一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：是由可降解生物基类多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、封端剂，通过聚合反应制备得到，所述的可降解生物基类多元醇通过如下方法制备：
(1)将环氧大豆油与异山梨醇加入反应釜，环氧大豆油与异山梨醇的质量比为1:1.5-2.5，升高温度为90-110℃，搅拌使二者充分混合，向反应釜中缓慢滴加质量为环氧大豆油质量0.05％-0.1％的催化剂，滴加完继续反应5-8h；
(2)反应结束后，向料液中加入异丙醇溶解，再加饱和碳酸钠溶液洗涤；再用旋转蒸发仪除去异丙醇，然后减压抽滤，得到粘稠的棕黄色的可降解生物基类多元醇。
2.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的催化剂为四氟硼酸、对甲苯磺酸、浓硫酸中的一种。
3.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的可降解生物基类多元醇的羟值为400-600mg KOH/g。
4.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的二异氰酸酯为异佛 尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种。
5.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的扩链剂为1,4-丁二醇、丙二醇、一缩二乙二醇中的一种。
6.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂中的一种。
7.如权利要求1所述的一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂，其特征在于：所述的封端剂为碱化后的木质素、羧甲基纤维素、甲壳素、淀粉中的一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)将可降解生物基类多元醇、二异氰酸酯按官能团摩尔比-NCO/-OH＝1.1-1.5:1的比例混合后在催化剂作用下在90-110℃下进行反应，催化剂的量可为降解生物基类多元醇质量的0.01-0.05％，搅拌反应8-10h制得聚氨酯预聚物；
(2)在步骤(1)中得到的聚氨酯预聚物中，加入亲水性扩链剂，扩链剂与二异氰酸酯的摩尔质量比为0.6-0.9：1，进行扩链反应3-5h；
(3)以丙酮为反应溶剂，将步骤(2)得到的半封端聚氨酯预聚物与封端剂混合，所述半封端聚氨酯预聚物中未反应的-NCO基团与封端剂中所含-OH的摩尔比为1∶(1.5-2)，在温度为90-100℃条件下反应4-8h，抽真空脱除丙酮，即得基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯 树脂。
CN201710579612.4A 2017-07-17 2017-07-17 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法 Active CN107266641B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710579612.4A CN107266641B (zh) 2017-07-17 2017-07-17 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710579612.4A CN107266641B (zh) 2017-07-17 2017-07-17 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107266641A CN107266641A (zh) 2017-10-20
CN107266641B true CN107266641B (zh) 2019-12-20

Family

ID=60072729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710579612.4A Active CN107266641B (zh) 2017-07-17 2017-07-17 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107266641B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110656506A (zh) * 2019-09-16 2020-01-07 安徽安利材料科技股份有限公司 一种无机粒子复合聚氨酯合成革及其制备方法和应用
CN115044009A (zh) * 2022-05-30 2022-09-13 西安交通大学 一种生物基可降解水性聚氨酯树脂的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232584A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 东莞长联新材料科技股份有限公司 一种高性能的环保型水性聚氨酯及其制备方法
CN104845739A (zh) * 2015-05-13 2015-08-19 广州市海珥玛植物油脂有限公司 一种利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法及油脂多元醇

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232584A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 东莞长联新材料科技股份有限公司 一种高性能的环保型水性聚氨酯及其制备方法
CN104845739A (zh) * 2015-05-13 2015-08-19 广州市海珥玛植物油脂有限公司 一种利用环氧油脂制备油脂多元醇的方法及油脂多元醇

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
环氧大豆油－乳酸改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究;王甲福等;《涂料工业》;20131130;第43卷(第11期);第1段 *
聚氨酯用高羟值大豆油多元醇的合成与表征;丁照洋等;《胶体与聚合物》;20160930;第34卷(第3期);第107页第2段，第108页第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107266641A (zh) 2017-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11319400B2 (en) Low-viscosity hydroxyl-terminated resin with diisocyanate as a core, and preparation method therefor and use thereof
CN104628982B (zh) 一种碱木质素基水性聚氨酯的制备方法
CN100480349C (zh) 一种改性水性聚氨酯胶粘剂的制备方法
CN109485824A (zh) 一种可循环加工的热固性木质素基聚氨酯弹性体及其制备方法
WO2014044234A1 (en) A method of preparation of polyurethane materials containing lignin, a polyurethane material prepared according to this method
EP3265495B1 (de) Polybutadienole zur herstellung von glasartigen polyurethanen
CN102206154A (zh) 一种植物油多元醇及其制备方法
CN104448183A (zh) 一种植物油基聚氨酯复合材料及其制备方法
US10975190B2 (en) Bio-based and hydrophilic polyurethane prepolymer and foam made therefrom
CN107266641B (zh) 一种基于可降解生物基类的环保型水性聚氨酯树脂及其制备方法
CN110003434B (zh) 一种水性聚氨酯及其制备方法
KR102499148B1 (ko) 이소시아네이트 프리폴리머, 이를 사용하여 제조된 폴리우레탄, 및 그 폴리우레탄을 포함하는 접착제
CN105061712A (zh) 一种高强度聚氨酯密封胶及其制备方法
CN104371085B (zh) 一种两性离子水性聚氨酯的制备方法
GB2589033A (en) Vegetable oil polyol and preparation method and application thereof in polyurethane material
CN112778540A (zh) 一种用于合成聚氨酯的木质素基多元醇及其制备方法
CN105440259A (zh) 以异氰脲酸酯为核的超支化水性聚氨酯及其制备方法
Valero et al. Preparation and properties of polyurethanes based on castor oil chemically modified with yucca starch glycoside
EP3807333A1 (en) Lignin-based polyurethane prepolymers, polymers, related compositions, and related methods
CN114058310A (zh) 一种生物基ms胶粘合剂及其制备方法
JP2023531199A (ja) 親水性アクリル－変性ポリウレタン及びその製造方法、並びにそれから製造される水系塗料組成物及びその製造方法
KR102271145B1 (ko) 이소시아네이트 프리폴리머, 습기 경화형 폴리우레탄 및 이를 포함하는 친환경 접착제 조성물
US11597793B2 (en) Bio-based and hydrophilic polyurethane prepolymer mixture
CN104262575B (zh) 一种磷酸酯基环氧改性水性聚氨酯及其制备方法
CN113861363B (zh) 一种抗紫外的透明木质素基聚氨酯弹性体的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant