本發(fā)明屬于聚氨酯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可降解生物基類的環(huán)保型水性聚氨脂樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類生活質(zhì)量的提高，環(huán)保法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格，各種環(huán)保條例對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)的排放量、有害溶劑的含量都有嚴(yán)格限制，因而由更加環(huán)保的生物質(zhì)原料生產(chǎn)的水性聚氨酯產(chǎn)品，將成為順應(yīng)發(fā)展的主要發(fā)展方向之一。且水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)，具有低毒、不易燃燒、不污染環(huán)境、節(jié)能、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而在涂料、膠粘劑、織物整理、皮革、合成革涂飾及油墨等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
近年來(lái)，水性聚氨酯的原料之一為聚酯多元醇或聚醚多元醇，目前其來(lái)源主要為石油，而石油資源日趨枯竭，如果采用天然可再生資源為基礎(chǔ)的生物質(zhì)來(lái)替代或部分替代多元醇，或?qū)λ跃郯滨ミM(jìn)行改性，這不僅可以緩解石油資源造成的能源危機(jī)，而且可以降低不可降解高分子材料引起的環(huán)境污染，符合當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展要求，正逐漸成為聚氨酯水分散體系發(fā)展的重要方向。目前，可降解聚氨酯的合成大多采用有機(jī)異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物為基本原料，并通過小分子二醇或二胺等擴(kuò)鏈形成。而且以小分子二元醇為擴(kuò)鏈劑制備聚氨酯的反應(yīng)可控性最佳。但現(xiàn)有的以脂肪族二異氰酸酯為偶聯(lián)劑、小分子二元醇為擴(kuò)鏈劑的聚氨酯其力學(xué)性能都較低。因此，研發(fā)一種以小分子二元醇為擴(kuò)鏈劑的高強(qiáng)度、可生物降解性的聚氨酯具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有以小分子二元醇為擴(kuò)鏈劑的水性聚氨酯耐水、耐溶劑性及力學(xué)性能較差的缺點(diǎn)，提供了一種強(qiáng)度高，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，環(huán)境友好且基于可降解生物基類的環(huán)保型水性聚氨脂樹脂及其制備方法。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種基于可降解生物基類的環(huán)保型水性聚氨脂樹脂，是由可降解生物基類多元醇、二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑、催化劑、封端劑，通過聚合反應(yīng)制備得到。
進(jìn)一步，上述所述的可降解生物基類多元醇通過如下方法制備：
(1)將環(huán)氧大豆油與異山梨醇加入反應(yīng)釜，環(huán)氧大豆油與異山梨醇的質(zhì)量比為1:1.5-2.5，升高溫度為90-110℃，攪拌使二者充分混合，向反應(yīng)釜中緩慢滴加質(zhì)量為環(huán)氧大豆油質(zhì)量0.05％-0.1％的催化劑，滴加完繼續(xù)反應(yīng)5-8h；
(2)反應(yīng)結(jié)束后，向料液中加入異丙醇溶解，再加飽和碳酸鈉溶液洗滌；再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去所述溶劑，然后減壓抽濾，得到粘稠的棕黃色的可降解生物基類多元醇，反應(yīng)方程式如下：
進(jìn)一步，上述所述的催化劑為四氟硼酸、對(duì)甲苯磺酸、濃硫酸中的一種。
進(jìn)一步，上述所述的可降解生物基類多元醇的羥值為400-600mgkoh/g。
進(jìn)一步，上述所述的二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種。
進(jìn)一步，上述所述的擴(kuò)鏈劑為1,4-丁二醇、丙二醇、一縮二乙二醇中的一種。
進(jìn)一步，上述所述的催化劑為有機(jī)錫類催化劑、叔胺類催化劑中的一種，有機(jī)錫類催化劑優(yōu)選二丁基錫二月桂酸酯或辛酸亞錫；叔胺類催化劑優(yōu)選三乙胺。
進(jìn)一步，上述所述的封端劑為堿化后的木質(zhì)素、羧甲基纖維素、甲殼素、淀粉中的一種。
一種基于可降解生物基類的環(huán)保型水性聚氨脂樹脂的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)將可降解生物基類多元醇、二異氰酸酯按官能團(tuán)摩爾比-nco/-oh＝(1.1-1.5):1的比例混合后在催化劑作用下在90-110℃下進(jìn)行反應(yīng)，催化劑的量可為降解生物基類多元醇質(zhì)量的0.01％-0.05％，攪拌反應(yīng)8-10h制得聚氨酯預(yù)聚物；
(2)在步驟(1)中得到的聚氨酯預(yù)聚物中，加入親水性擴(kuò)鏈劑，擴(kuò)鏈劑與二異氰酸酯的摩爾質(zhì)量比為(0.6-0.9)：1，進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)3-5h；
(3)以丙酮為反應(yīng)溶劑，將步驟(2)得到的半封端聚氨酯預(yù)聚物與封端劑混合，所述半封端聚氨酯預(yù)聚物中未反應(yīng)的-nco基團(tuán)與封端劑中所含-oh的摩爾比為1∶(1.5-2)，在溫度為90-100℃條件下反應(yīng)4-8h，抽真空脫除丙酮，即得基于可降解生物基類的環(huán)保型水性聚氨脂樹脂，反應(yīng)方程式如下：