一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法及应用

本发明属于生物基高分子材料，具体涉及一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法及应用。

背景技术：

1、对化石资源短缺和价格上涨的担忧导致人们开始寻找可再生的替代品，许多广泛可用的可持续生物质资源的重要性日益增加，如木质素、纤维素、半纤维素、植物油、淀粉和蛋白质。植物油是最重要的生物质资源之一，由于其可获得性、可持续性、低毒性、有竞争力的成本和化学改性的潜力，已经得到了很多关注。

2、聚氨酯是最通用的聚合物之一，广泛用于磨损、建筑、汽车、航空航天等方面。多元醇是聚氨酯工业生产中不可缺少的原料，主要来自不可再生的化石原料。蓖麻油的不可食用性使其适合作为大规模工业生产的生物质原料，其独特的羟基结构使其可以作为生物基多元醇来合成可持续的聚氨酯，而无需额外的改性。

3、目前，对于蓖麻油的利用还存在一些问题，首先是羟基的含量比较小，最终得到的聚氨酯性能较弱，难以利用；其次，在改性引入更多羟基的过程中，往往反应过程复杂低效而且伴有副产物的产生。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法及应用，以克服现有技术的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明实施例提供了一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法，其包括：

4、使包含蓖麻油、单巯基乙酸甘油酯和2-羟基-2，2-二甲基苯乙酮的混合反应体系发生巯基烯烃点击反应，制得单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇；

5、以及，使所述单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇与异氰酸酯发生固化反应，制得蓖麻油基聚氨酯。

6、本发明实施例还提供了前述的方法制备的蓖麻油基聚氨酯，所述蓖麻油基聚氨酯的拉伸模量为827-1476mpa，拉伸强度为51-83mpa，断裂伸长率为5-19％。

7、本发明实施例还提供了前述的蓖麻油基聚氨酯在制备涂料或粘结剂中的用途。

8、本发明实施例还提供了一种聚氨酯涂层，其至少包括权前述的蓖麻油基聚氨酯。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明提供的单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇是在无溶剂的条件下，在低温下经过巯基烯烃点击反应制得，具有很高的双键转化率和转化效率，可以得到羟值高达463mg koh/g单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇；

11、(2)本发明中的蓖麻油基聚氨酯是在无溶剂无催化剂的条件下反应得到，反应更为绿色；

12、(3)本发明中的蓖麻油基聚氨酯外观均匀，具有很好的涂层性能，并且具有很高的光学性能、很好的交联密度和拉伸强度，适用于制备涂料和粘结剂等领域。

技术特征：

1.一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括：将蓖麻油、单巯基乙酸甘油酯、2-羟基-2，2-二甲基苯乙酮混合形成所述混合反应体系，并于-5～10℃发生巯基烯烃点击反应，制得所述蓖麻油基多元醇。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述蓖麻油与单巯基乙酸甘油酯的摩尔比为1∶2～1∶3；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括：使所述单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇与异氰酸酯混合，并于50-70℃下搅拌进行预反应，之后升温至80～100℃反应1～2h，制得所述蓖麻油基聚氨酯；其中，所述预反应至少使所获产物为透明状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二环己基二异氰酸酯中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述异氰酸酯中的羟基与单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇中的羟基摩尔比为1∶0.6～1∶1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：在所述巯基烯烃点击反应完成后，对所获产物进行稀释、洗涤、萃取、干燥、蒸发，获得所述单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇。

8.由权利要求1-7中任一项所述的方法制备的蓖麻油基聚氨酯，所述蓖麻油基聚氨酯的拉伸模量为827-1476mpa，拉伸强度为51-83mpa，断裂伸长率为5-19％；

9.权利要求8所述的蓖麻油基聚氨酯在制备涂料或粘结剂中的用途。

10.一种聚氨酯涂层，其特征在于至少包括权利要求8所述的蓖麻油基聚氨酯。

技术总结
本发明公开了一种无溶剂、无催化剂制备蓖麻油基聚氨酯的方法及应用。所述方法包括：使包含蓖麻油、单巯基乙酸甘油酯和2‑羟基‑2,2‑二甲基苯乙酮的混合反应体系发生巯基烯烃点击反应，制得单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇；以及，使所述单巯基乙酸甘油酯改性蓖麻油基多元醇与异氰酸酯发生固化反应，制得蓖麻油基聚氨酯。本发明制备的蓖麻油基聚氨酯的拉伸模量为827‑1476MPa，拉伸强度为51‑83MPa，断裂伸长率为5‑19％，且具有良好的凝胶含量、铅笔硬度、横切粘附力和光学性能。

技术研发人员：苏一,马松琪,朱锦,陈景
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12