CN116253854A - 一种水性生物基聚氨酯树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯树脂制备领域。本发明公开了一种水性生物基聚氨酯树脂，包括以下重量份组分：生物基多元醇6‑10份、改性植物多元酸3‑7份、生物基异氰酸酯14‑18份、改性木质素1‑3份、去离子水15‑20份、催化剂1‑3份；生产制备聚氨酯过程中无VOCs气体产生，符合低碳环保理念，使用过后的树脂可自然降解，其中通过植物多元酸进行改性，为生物基质原料和合成聚氨酯的优异材料，并添加了改性木质素，与植物多元酸复配，提高树脂的柔韧性，应用纸巾和服装领域，所制得的纸巾和服装触感亲肤柔软，且具有抗菌防腐作用。
Description
技术领域
本发明涉及树脂领域，具体涉及一种水性生物基聚氨酯树脂。
背景技术
聚氨酯树脂是一种高分子材料，由异氰酸酯和聚醚等高等材料制备形成，水性聚氨酯具有很多优异性能，以水为分散介质成本低廉且对环境更友好且具有机械强度高、柔韧性好和耐溶性好等优秀性能；且相比油性聚氨酯，VOC排放更低，但水性聚氨酯的优秀性能使其在很多领域应用广泛，但是使用后的处理仍是一大问题，树脂材料在自然界中很难降解，靠微生物降解需要漫长时间，而采用方法对其处理又会花费人力物力，目前所追求的高分子材料应符合可持续发展理念，可自然降解是最高效解决使用后的树脂的手段。
而聚氨酯树脂不仅是涂料的重要原料，也可应用在纸张和服装等领域，可起到增强保护作用，但是应用在与人体皮肤接触的材料上，对触感的要求更高，更应柔软亲肤，提高皮肤的接触舒适度，避免有机高分子产品产生的可能过敏性。
发明内容
发明目的：为解决上述发明问题，本发明提供以下技术方案。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种水性生物基聚氨酯树脂，包含以下重量份组分：生物基多元醇6-10份、改性植物多元酸3-7份、生物基异氰酸酯14-18份、去离子水15-20份、改性木质素1-3份、催化剂1-3份。
进一步研究地，所述的一种水性生物基聚氨酯树脂包含以下重量份组分：生物基多元醇7-9份、改性植物多元酸4-6份、生物基异氰酸酯15-17份、去离子水16-18份、改性木质素1.5-2.5份、催化剂1.5-2.5份。
进一步研究地，所述的改性木质纤维素的制备方法为： 将8-15重量份木质纤维素加入50-60重量份0.4-1mol/L的氢氧化钠水溶液中，在温度60-80℃下加热并搅拌15-40min，然后加入30-50重量份壳聚糖季铵盐，继续在60-80℃下搅拌40-60min，过滤后将产物进行洗涤，装入透析袋进行透析12-14h后将透析液加入山茶花发酵醋中在60-70℃下搅拌加热40-60min，得到改性木质纤维素。
进一步研究地，所述的生物基多元醇为PO3G H2700 。
进一步研究地，所述的改性植物多元酸的制备方法为将植物多元酸和木质素加入反应器中反应20-30min，反应温度为45-65℃，再加入质量分数为30-40%单宁酸继续反应10-20min，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为11-13:13-15。
更进一步研究地，所述的植物多元酸为油麻酸、大豆油酸和棕桐酸的一种或多种混合物。
进一步研究地，所述的催化剂为有机铋。
本发明所述的一种水性生物基聚氨酯树脂的制备方法为：
步骤1：将生物基多元醇和改性植物多元酸加入到反应器中反应得到预聚物；
步骤2：向步骤1的预聚物加入异氰酸酯和催化剂继续反应20-30min，再将改性木质素加入到反应器中继续反应10-20min；
步骤3：反应完全后加入水在水中进行高速剪切，即可得到水性生物基聚氨酯树脂。
进一步研究地，所述的反应温度为70-80℃，反应时间为30-50min。
本发明的有益效果：生产制备聚氨酯过程中无VOCs气体产生，符合低碳环保理念，使用过后的树脂可自然降解，其中通过植物多元酸进行改性，为生物质原料和合成聚氨酯的优异材料，并添加了改性木质素，与植物多元酸复配，提高树脂的柔韧性，应用纸巾和服装领域，所制得的纸巾和服装触感亲肤柔软，且具有抗菌防腐作用。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明进行说明，特此申明，此处所选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种水性生物基聚氨酯树脂，包含以下重量份组分：生物基多元醇7份、改性植物多元酸4份、生物基异氰酸酯15份、去离子水16份、改性木质素2份、催化剂1.5份。
所述的改性木质纤维素的制备方法为：将12重量份木质纤维素加入55重量份0.7mol/L的氢氧化钠水溶液中，在温度70℃下加热并搅拌25min，然后加入40重量份壳聚糖季铵盐，继续在70℃下搅拌50min，过滤后将产物进行洗涤，装入透析袋进行透析13h后将透析液加入山茶花发酵醋中在65℃下搅拌加热50min，得到改性木质纤维素。
所述的生物基多元醇为PO3G H2700 。
所述的改性植物多元酸的制备方法为将植物多元酸和木质素加入反应器中反应20min，反应温度为45℃，再加入质量分数为30%单宁酸继续反应10min，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为11:13。
所述的植物多元酸为油麻酸。
所述的催化剂为有机铋。
实施例2
本实施例提供一种水性生物基聚氨酯树脂，包含以下重量份组分：生物基多元醇9份、改性植物多元酸6份、生物基异氰酸酯17份、去离子水18份、改性木质素1.5份、催化剂2.5份。
所述的改性木质纤维素的制备方法为： 将8重量份木质纤维素加入50重量份0.4mol/L的氢氧化钠水溶液中，在温度60℃下加热并搅拌15min，然后加入30重量份壳聚糖季铵盐，继续在60℃下搅拌40min，过滤后将产物进行洗涤，装入透析袋进行透析12h后将透析液加入山茶花发酵醋中在60℃下搅拌加热40min，得到改性木质纤维素。
所述的生物基多元醇为PO3G H2700 。
所述的改性植物多元酸的制备方法为将植物多元酸和木质素加入反应器中反应30min，反应温度为65℃，再加入质量分数为40%单宁酸继续反应20min，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为13:15。
所述的植物多元酸为棕桐酸。
所述的催化剂为有机铋。
实施例3
本实施例提供一种水性生物基聚氨酯树脂，包含以下重量份组分：生物基多元醇8份、改性植物多元酸5份、生物基异氰酸酯16份、改性木质素2.5份、去离子水17份。
所述的改性木质纤维素的制备方法为： 将15重量份木质纤维素加入60重量份1mol/L的氢氧化钠水溶液中，在温度80℃下加热并搅拌40min，然后加入50重量份壳聚糖季铵盐，继续在80℃下搅拌60min，过滤后将产物进行洗涤，装入透析袋进行透析14h后将透析液加入山茶花发酵醋中在70℃下搅拌加热60min，得到改性木质纤维素。
所述的生物基多元醇为PO3G H2700 。
所述的改性植物多元酸的制备方法为将植物多元酸和木质素加入反应器中反应25min，反应温度为55℃，再加入质量分数为35%单宁酸继续反应15min，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为12:14。
所述的植物多元酸为大豆油酸。
所述的催化剂为有机铋。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中改性木质素添加的是不改性木质纤维素。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于，对比例2的改性木质素中的木质纤维素的改性方法不同，改性方法为：将12重量份木质纤维素加入55重量份0.7mol/L的氢氧化钠水溶液中和40重量份壳聚糖季铵盐，继续在70℃下搅拌60min，过滤后将产物进行洗涤，得到改性木质纤维素。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于，对比例3不添加改性木质素。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于，对比例4的不添加改性植物多元酸。
对比例5
对比例5与实施例1的不同之处在于，对比例5添加的是化学多元酸代替植物多元酸。
对比例6
对比例6与实施例1的不同之处在于，对比例6添加的是不改性的植物多元酸。
对比例7
对比例7与实施例1的不同之处在于，对比例6的植物多元酸的改性方法不同，改性方法为：将植物多元酸和木质素加入反应器中反应20min，反应温度为45℃，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为11:13。
所述的植物多元酸为油麻酸。
对比例7
对比例7与实施例1的不同之处在于，对比例7不添加改性木质素。
实施例和对比例所述的一种水性生物基聚氨酯树脂的制备方法为：
步骤1：将生物基多元醇和改性植物多元酸加入到反应器中反应得到预聚物；
步骤2：向步骤1的预聚物加入异氰酸酯和催化剂继续反应25min，再将改性木质素加入到反应器中继续反应15min；
步骤3：反应完全后加入水在水中进行高速剪切，即可得到水性生物基聚氨酯树脂。
所述的反应温度为70℃，反应时间为40min。
功效测试
称取一定量的纸浆，将实施例和对比例所制得的聚氨酯树脂称取10%的质量分数与其混合搅拌均匀，制成纸片后进行烘干，对其触感舒适度进行评分，测试结果如表1所示。
表1.
由表1结果可知，本发明范围内制备的水性生物基聚氨酯树脂应用在纸张中，显著增加纸张的触感舒适度；由对比例1-2可知，本发明添加了改性木质纤维素，比不改性以及其他改性方法制备得到的木质纤维素，更具备柔顺性，所制得的聚氨酯树脂更能提高纸张触感舒适度；由对比例5-6可知，只有对植物多元酸用本发明方法进行改性，比普通多元酸，所制得的聚氨酯树脂更能提高纸张触感舒适度；由对比例2-3可知，本发明添加了生物基多元醇和改性木质素复配，比单一添加其中之一，所制得的水性生物基聚氨酯树脂添加进纸张，柔顺亲肤效果大大增强。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种水性生物基聚氨酯树脂包含以下重量份组分：生物基多元醇6-10份、改性植物多元酸3-7份、生物基异氰酸酯14-18份、去离子水15-20份、改性木质素1-3份、催化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的一种水性生物基聚氨酯树脂包含以下重量份组分：生物基多元醇7-9份、改性植物多元酸4-6份、生物基异氰酸酯15-17份、去离子水16-18份、改性木质素.5-2.5份、催化剂1.5-2.5份。
3.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的改性木质纤维素的制备方法为： 将8-15重量份木质纤维素加入50-60重量份0.4-1mol/L的氢氧化钠水溶液中，在温度60-80℃下加热并搅拌15-40min，然后加入30-50重量份壳聚糖季铵盐，继续在60-80℃下搅拌40-60min，过滤后将产物进行洗涤，装入透析袋进行透析12-14h后将透析液加入山茶花发酵醋中在60-70℃下搅拌加热40-60min，得到改性木质纤维素。
4.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的生物基多元醇为PO3G H2700 。
5.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的改性植物多元酸的制备方法为将植物多元酸和木质素加入反应器中反应20-30min，反应温度为45-65℃，再加入质量分数为30-40%单宁酸继续反应10-20min，得到改性植物多元酸；所述的植物多元酸、木质素的重量份之比为11-13:13-15。
6.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的植物多元酸为油麻酸、大豆油酸和棕桐酸的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的催化剂为有机铋。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的一种水性生物基聚氨酯树脂的制备方法为：
步骤1：将生物基多元醇和改性植物多元酸加入到反应器中反应得到预聚物；
步骤2：向步骤1的预聚物加入异氰酸酯和催化剂继续反应20-30min，再将改性木质素加入到反应器中继续反应10-20min；
步骤3：反应完全后加入水在水中进行高速剪切，即可得到水性生物基聚氨酯树脂。
9.根据权利要求8所述的一种水性生物基聚氨酯树脂，其特征在于，所述的反应温度为70-80℃，反应时间为30-50min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230613 |