CN1456619A - 以植物油为分散介质的聚氨酯涂料 - Google Patents

以植物油为分散介质的聚氨酯涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯涂料，所说的聚氨酯涂料主要由脂肪族或芳香族类的多异氰酸酯与含羟基的植物油得到。所用的反应介质为无毒、耐水性好且成本低廉的干性或半干性植物油，所用的干性及半干性植物油既可作为聚氨酯的分散介质使用，又可在涂刷后于空气中自身成膜固化，成为涂层的构成部分。如此得到的涂料，其固含量几乎为100％，同时克服了现有的溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯的缺点。

Description

以植物油为分散介质的聚氨酯涂料
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯涂料，具体地说，涉及一种不含有机溶剂、不以水为分散介质的聚氨酯涂料。
技术背景
随着建筑业的发展，涂料的需求量与日俱增。聚氨酯是一种重要的建筑涂料，还可用作工业涂料。早期的聚氨酯涂料都以有机溶剂作为分散介质，对环境的污染较为严重。目前这类溶剂型涂料正在逐渐被水性聚氨酯涂料所取代。水性聚氨酯中研究得最多的是在主链上引入亲水单体，如二羟甲基丙酸的阴离子型自乳化水分散体，产物的固含量在30％～40％之间。但此类水性聚氨酯制备过程中仍需加入一定量的有机溶剂，如N-甲基吡咯烷酮。但是，由于亲水基团的引入，水性聚氨酯涂料的吸水率较高，致使其耐水性不如溶剂型聚氨酯涂料。此外，水性聚氨酯涂料(包括其改性产品，如聚氨酯/丙烯酸酯杂化水分散液)生产工艺较为复杂，从而使生产成本较高。
发明内容
植物油是一种来源丰富的天然可再生资源，其最大的特点是无毒、耐水性好且成本低廉。本发明利用植物油代替有机溶剂或水作为分散介质，所用的植物油既可作为聚氨酯的分散介质使用，又可在涂刷后于空气中自身成膜固化，成为涂层的构成部分。如此得到的涂料，其固含量几乎为100％，且克服了溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯的缺点。
技术方案
本发明所说的聚氨酯涂料主要由脂肪族或芳香族多异氰酸酯、含羟基的植物油和分散介质反应得到。其特征在于，反应所用的分散介质为干性或半干性植物油。
上述脂肪族或芳香族多异氰酸酯优选：异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，1，6-己二异氰酸酯(HDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)，或所述各种异氰酸酯的三聚体；
所说的带羟基的植物油优选蓖麻油或脱羧腰果油及其衍生物，异氰酸根与羟基的摩尔比优选1∶1～4∶1；
所说的分散介质优选桐油、亚麻油、苏子油、大麻油、豆油、葵花油、脱水蓖麻油和/或妥尔油；
为提高制备聚氨酯的反应速度，可在反应体系中加入常用的应用于制备聚氨酯的催化剂如辛酸亚锡或三乙烯二胺等；
此外，可在上述反应体系中加入环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸钙、环烷酸铁、环烷酸锌、环烷酸锆和环烷酸稀土盐中的一种或几种为催干剂，其用量为：以所说环烷酸盐中金属计为分散介质的0.01％～3(重量)％。
本发明所记涂料的制备及其使用方法；
将带羟基的植物油和干性油或半干性油分散介质混合后加入带搅拌器、温度计、回流冷凝器及氮气通入口的四口烧瓶内，抽真空脱水1hr，降温至60℃以下，通氮气保护。加入多异氰酸酯和聚氨酯用的催化剂，升温至55℃～95℃，反应2hr～5hr，降温，出料。在密封的条件下保存，使用前加入催干剂(上记环烷酸盐)及松节油，搅拌均匀，即可涂刷。催干剂以少量的松节油做溶剂，用量以使催干剂完全溶解为度。松节油也可作粘度调节剂，此时其用量根据所需施工粘度选定。
本发明所说的聚氨酯涂料是利用无毒、耐水性好且成本低廉的干性或半干性植物油代替有机溶剂或水作为分散介质，所用的植物油既可作为聚氨酯的分散介质使用，又可在涂刷后于空气中自身成膜固化，成为涂层的构成部分。如此得到的涂料，其固含量几乎为100％，同时克服了现有的溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯的缺点。
具体实施方法
为更好理解本发明的内容，下面将通过实施例对本发明作进一步说明，所举之例并不限制本发明的保护范围：
                           实施例1
称取50.5g的蓖麻油以及75.7g的桐油于四口烧瓶中，升温到110～120℃，真空脱水1hr。降温到60℃以下停止抽真空，通入氮气保护，缓慢加入甲苯二异氰酸酯25.7g，后加入二月桂酸二丁基锡0.1g。升温到80℃，保温在80℃～85℃之间反应2.5hr。后停止加热自然降温，密封保存。加入2％的环烷酸钴松节油溶液催干剂0.6g，2.0％的环烷酸钙松节油溶液催干剂3.0g后搅拌，然后涂膜并测试性能。
                        实施例2
称取40.4g的蓖麻油以及60.6g的亚麻油于四口烧瓶中，升温到110～120℃真空脱水1hr。自然降温到60℃以下停止抽真空，通入氮气保护，缓慢加入甲苯二异氰酸酯20.0g，后加入二月桂酸二丁基锡0.1g。升温到80℃，保温在80℃～85℃之间反应2hr。后停止加热自然降温，密封保存。加入2％环烷酸钴松节油溶液催于剂0.30g、2％的环烷酸锰松节油溶液催干剂0.18g，2％的环烷酸钙松节油溶液催干剂2.5g后搅拌，然后涂膜并测性能。
上述两例性能见下表：
涂膜性能                  实施例1                 实施例2
摆杆硬度1                0.203                   0.424
附着力2(级)              3                       3
耐水性3(水中浸泡72hr)    不起泡、不脱落          不起泡、不脱落
耐酸性4(10％HCl)         48hr内完好              48hr内完好
耐碱性4(10％NaOH)        24hr内完好              1hr内完好
涂膜表干时间5(hr)        ＜2                     ＜16涂膜实干时间5(hr)            ＜12                    ＜48注：1 国家标准GB1730-82，
2 国家标准GB1720-79，
3 膜涂在玻璃板上干燥后，浸入25℃的水中观察膜的表面情况，
4 膜涂在玻璃板上干燥后，浸入相应的溶液中观察表面情况，
5 国家标准GB1728-79。

Claims (4)

1、一种聚氨酯涂料，其特征在于，所说的涂料主要由脂肪族或芳香族多异氰酸酯与含羟基的植物油和分散介质反应得到，其特征在于，反应所用的分散介质为干性或半干性植物油。
2、如权利要求1所述的涂料，其特征在于，其中所说的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯，或上述各种异氰酸酯的三聚体；所说的含羟基的植物油为蓖麻油或脱羧腰果油及其衍生物；异氰酸根与羟基的摩尔比为1∶1～4∶1。
3、如权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，其中所说的分散介质为桐油、亚麻油、苏子油、大麻油、豆油、葵花油、脱水蓖麻油和/或妥尔油。
4、如权利要求3所述的涂料，其特征在于，所说的涂料还包括环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸钙、环烷酸铁、环烷酸锌、环烷酸锆和/或环烷酸稀土盐，其用量为：以所说环烷酸盐中金属计为分散介质的0.01％～3(重量)％。
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Assignor: East China University of Science and Technology

Contract fulfillment period: 2008.6.25 to 2014.6.24 contract change

Contract record no.: 2009320001072

Denomination of invention: Polyurethane coating with vegetable oil as disperse medium

Granted publication date: 20060426

License type: Exclusive license

Record date: 2009.7.7

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