[发明专利]一种基于天然油脂的水性扩链剂制备方法

说明书

本发明提供了一种基于天然油脂的水性扩链剂制备方法，包括以下步骤：S1.将含有不饱和键的天然油脂与质子酸发生加成反应，使天然油脂的不饱和键充分饱和，得加成油脂；S2.将加成油脂与碱溶液发生羟基取代反应和皂化反应，得到含羟基和金属离子的化合物；S3.加入饱和盐水，析出，提纯得到金属基二醇类的水性扩链剂。该水性扩链剂制备方法采用了天然油脂与含氢化合物的加成反应，然后与碱溶液的羟基取代反应和皂化反应，最后析出提纯获得产品，整个制备工序简单可靠，容易操作；其制备得到的水性扩链剂可直接应用于水性树脂生产，避免羧酸盐法需要加胺类成盐剂产生的臭味。

技术领域

本发明涉及有机聚合物合成的技术领域，尤其是涉及一种基于天然油脂的水性扩链剂制备方法。

背景技术

目前，生产水性聚氨酯最关键的材料为功能性扩链剂，较常用的扩链剂为带羧基二醇，比如二羟甲基丙酸DMPA或二羟甲基丁酸DMBA。这类扩链剂通过扩链将羧基带入主链，然后加入成盐剂(如三乙胺TEA)，使高分子产生水溶性，得到水性乳液或水性分散体等水性树脂。由于加入胺类成盐剂，故产品往往有胺臭味，同时胺态氮是一种肥料，使水性产品有易腐败倾向。

近年来，水性聚氨酯制造产业也发展一种不用加入成盐剂的扩链剂，比如二氨基磺酸盐，这类扩链剂自带可溶性金属离子，不需要外加成盐剂，减少水性产品气味。但该类扩链剂单价极高，而且生产工艺较为复杂繁琐。

天然油脂的脂肪酸链大多不含羟基，更不会有羧基和金属离子，仅蓖麻油酸有一个羟基，在通常情况下，其不能成为二羟基的扩链剂。

公开号为CN107556452A的专利申请，其公开一种蓖麻油基亲水扩链剂及其制备方法。该专利申请从蓖麻油出发，利用巯基-烯光点击反应引入羟基得到中间体，再通过酯基水解反应生成羧基(或先通过蓖麻油的酯基水解反应生成蓖麻油酸，再利用巯基-烯光点击反应引入羟基)，制备含至少两个羟基和一个羧基的亲水扩链剂，并将其应用于阴离子水性聚氨酯乳液的制备。该专利申请的制备方法通过加入光引发剂并在光照条件下进行，在后续的处理过程中，还需要处理未反应的光引发剂即副产物，依然存在工序繁琐的问题。

因此，如何从可再生资源的天然油脂出发，合成水性扩链剂，以水性代替有机溶剂，并提高原料的可持续利用性和产品的易降解性，是本领域的技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了基于天然油脂的水性扩链剂制备方法，通过将含不饱和键的天然油脂与含氢化合物发生加成反应，将不饱和键充分饱和，然后与碱溶液反应，以羟基取代卤素或其他官能团并同时发生皂化反应，之后析出提纯得到金属基二醇或羧基二醇类的水性扩链剂。该水性扩链剂可直接应用于水性树脂生产，避免羧酸盐法需要加胺类成盐剂产生的臭味。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于天然油脂的水性扩链剂制备方法，包括以下步骤：

S1.将含有不饱和键的天然油脂与质子酸发生加成反应，使天然油脂的不饱和键充分饱和，得加成油脂；

S2.将加成油脂与碱溶液发生羟基取代反应和皂化反应，得到含羟基和金属离子的化合物；

S3.加入饱和盐水，析出，提纯得到金属基二醇类的水性扩链剂。

作为本发明技术方案的进一步描述，所述水性扩链剂，按重量份数，包括以下组分：天然油脂30-130份，质子酸1-20份，乙醇50-120份，碱溶液30-100份，饱和盐水100-300份。

作为本发明技术方案的进一步描述，所述S2中，在得到含羟基和金属离子的化合物后，继续进行酸化，得到含羟基和羧基的化合物；之后加入饱和盐水析出，提纯得到羧基二醇类的水性扩链剂。