环氧大豆油改性水性聚氨酯的制备及性能表征

随着世界石油资源日益短缺加之环保法律法规的不断完善，研发环境友好型的聚氨酯已成为聚氨酯材料发展的趋势。植物油作为天然油脂的一种，具有来源广泛、品种繁多、价格低廉、可选择性强等优点，故而植物油改性水性聚氨酯逐渐成为水性聚氨酯发展的一个重要分支。国内外学者对亚麻籽油、蓖麻油、菜籽油、大豆油等天然油脂改性水性聚氨酯皆做了很多的研究，环氧大豆油具有良好的热稳定性，耐油性和耐水性极佳，可赋予其产品良好的耐候性、机械强度及电性能，且产品本身无毒无害，是国际上认可的可用于食品包装材料的化工助剂之一。因环氧大豆油分子结构上含有环氧基，可与胺基或者异氰酸酯基反应，制备黏合剂、涂料及油墨用树脂，也可以将环氧大豆油中的环氧基开环，制备多羟基化合物，用于制备水性聚合物、弹性体等，从而降低了聚氨酯行业对石油产品的依赖，其市场开发前景十分诱人。环氧大豆油与聚氯乙烯树脂具有较小的迁移性和良好的相溶性，国内外的学者对其的研究主要是集中在对聚氯乙烯树脂的改性方面。而对其改性水性聚氨酯的研究较少，且研究制品主要是应用在油漆或胶黏剂方面。环氧大豆油作为油脂的一种，其本身就具有良好的光泽，而通过其改性的制品丰满度较好，加之其良好的耐水耐油性，良好的耐候性能等，本课题希望用其改性制备出性能优良的水性聚氨酯。

１　实验部分

１．１　原料

异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ），德国拜耳公司；聚醚多元醇（Ｎ－２１０，Ｍｎ＝１０００），南京金陵石化总公司；环氧大豆油（ＥＳＯ），青州市建邦化工；二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ），瑞士Ｐｅｒｓｔｏｐ公司；三羟甲基丙烷（ＴＭＰ），上海凌峰化学试剂有限公司；以上均为工业级。一缩二乙二醇（ＤＥＧ），上海化工三厂；三乙胺（ＴＥＡ），上海宁新化工试剂厂；丙酮（ＡＣ），上海申博化工有限公司；二月桂酸二丁基锡（Ｔ－１２），北京化工三厂；辛酸亚锡（Ｔ－９），北京化工三厂；二乙醇胺（ＤＥＡ），广东汕头西陇化工；乙二胺（ＥＤＡ），广州化学试剂厂；以上均为分析纯。
１．２　环氧大豆油改性水性聚氨酯合成工艺合成步骤：

（１）将计量好的已脱水环氧大豆油和二乙醇胺加入到四口瓶中，通氮气保护，在５０℃的温度下反应约２ｈ，待油脂由淡黄绿色变至深棕色，即可得到部分开环的环氧大豆油Ｋ１－ＥＳＯ，Ｋ２－ＥＳＯ。

（２）在干燥氮气的保护下，将真空脱水后的Ｎ－２１０，环氧大豆油（ＥＳＯ，Ｋ１－ＥＳＯ，Ｋ２－ＥＳＯ），ＩＰＤＩ加入到四口瓶中，升温至８５℃，反应约２ｈ；降温至６０℃以下，再加入计量好的扩链剂ＤＭＰＡ、ＴＭＰ、ＤＥＧ，催化剂（Ｔ－９，Ｔ－１２），丙酮，在６５℃下反应４ｈ，冷却至４０℃出料，中和，加冰水高速乳化，再加入乙二胺稀释液反应１０ｍｉｎ，即可得到环氧大豆油改性的水性聚氨酯乳液，对试验产品进行编号，见表１。