[发明专利]一种由油脂二聚酸制备端环氧基聚氨酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于高弹性环氧树脂领域，具体涉及一种端环氧基聚氨酯的制备方法。 

背景技术

环氧树脂具有很好的粘结性、机械强度、电绝缘性等特性而广泛应用于国民经济各个工业领域，但其玻璃化温度高，性脆，冲击强度低等结构缺陷，使其应用受到一定的限制，难以满足许多工程技术日益严格的要求。从结构上提高环氧树脂的柔韧性，成为环氧树脂应用技术的热目课题。 

双酚A环氧树脂复合材料的柔性化，通常通过在其结构上接枝具有柔韧性结构的聚合物来解决。林新冠等申请了一种脂肪酸改性环氧树脂专利（CN103073701A），这种改性环氧能增加环氧树脂固化产物的柔韧性，但不能显著提高双酚A环氧树脂固化产物断裂伸长率；韩孝族等公布了一种丁腈羟改性环氧树脂的专利（CN85101895），利用丁腈羟-甲苯二异氰酸酯预聚物，直接加入环氧复合材料体系来增加体系的柔韧性，由于端异腈基结构易于吸湿，贮存要求高，不利于大规模推广使用；胡少坤（“特种橡胶制品”，30（5），2009）报道了羧基液体丁腈橡胶改性环氧树脂的研究，环氧树脂固化产物伸长率最高达到了74%，受羧基丁腈价格及气味重的影响，该体系只能在较高附加值产品中使用。 

发明内容

为了解决现有技术存在的双酚A环氧树脂改性体系存在改性剂价格较高、断裂伸长率不高的缺点，本发明公开了一种由油脂二聚酸制备端环氧基聚氨酯的方法，以油脂二聚酸为主体原料，具有价格低廉、环保、原料可再生等优点。 

本发明的技术方案为：一种由油脂二聚酸制备端环氧基聚氨酯的方法，包括如下步骤：步骤一，制备端羟基聚酯多元醇：油脂二聚酸与过量二元醇在酯化催化剂作用下发生酯化反应，减压脱去过量二元醇，得到端羟基聚酯多元醇；步骤二，制备端异氰基聚氨酯预聚体：端羟基聚酯多元醇与二异氰酸酯在聚氨酯催化剂作用下发生加成反应，得到端异氰基聚氨酯预聚体；步骤三，制备端环氧基聚氨酯树脂：将端异氰基聚氨酯预聚体与端羟基环氧化合物室温下搅拌混合反应至温度稳定后，升温至50～65℃左右，反应至体系的酸值降到2mgKOH/g以下，即得棕黄色粘稠端环氧基聚氨酯树脂；所述的端羟基环氧化合物为 1-羟基-2，3环氧丙醇。 

所述油脂二聚酸为大豆油二聚脂肪酸、棉籽油二聚脂肪酸或桐油二聚脂肪酸中的任意一种，按质量计环状结构不低于85%。 

所述酯化催化剂是钛酸四丁酯、辛酸亚锡、对甲苯磺酸、氧化锌中的一种。 

所用二元醇为丙二醇，二甘醇，新戊二醇，乙二醇任一。 

所用二异氰酸酯为甲苯-2,4-二异氰酸酯或4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯。 

所用聚氨酯催化剂为辛酸亚锡，月桂酸二丁基锡，辛酸亚铅任一。 

有益效果： 

①本发明采用的原料油脂二聚脂肪酸，来源于大豆油、棉籽油或桐油等天然油脂，具有原料来源可再生、对环境友好及价格低廉等特点。 

②与直接含羧基化合物直接接枝环氧树脂结构相比，本结构体系易于在固化过程形成相分离，不仅能提高环氧树脂固化体系的断裂伸长率，同时也能保证固化产物的机械强度。 

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。 

一种由油脂二聚脂肪酸制备端环氧基聚氨酯的方法，包括如下步骤： 

步骤一，将油脂二聚脂肪酸置于反应瓶中，按二聚脂肪酸与二元醇摩尔比为1：2.1～2.5的比例加入二元醇，加入总质量的0.1%～0.5%的酯化催化剂，开动搅拌，逐渐升温至180～200℃，反应4h，当酸值降至2mgKOH/g以下时，在2mmHg的真空度下减压蒸馏除去水分及过量的二元醇，趁热过滤，得到端羟基聚酯多元醇；所述的油脂二聚脂肪酸为大豆油二聚脂肪酸、棉籽油二聚脂肪酸或桐油二聚脂肪酸中的任意一种，按质量计，环状结构不低于85%；所述的二元醇包括丙二醇，二甘醇，新戊二醇，乙二醇。所述的酯化催化剂是异辛酸铅、辛酸亚锡、对甲苯磺酸、氧化锌，原料易于采购。 

步骤二，将一定量二异氰酸酯置于反应瓶中，分批次加入总质量为二异氰酸酯质量的1.8～2.2倍的聚酯多元醇酯，加入相当于端羟基聚酯多元醇质量0.2%的聚氨酯催化剂，开动搅拌，升温至50℃～60℃，反应1～3h，降温至室温，即得端异氰基聚氨酯预聚体；所述的聚氨酯催化剂包括辛酸亚锡，月桂酸二丁基锡，辛酸亚铅。