[发明专利]一种植酸基水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种植酸基水性聚氨酯及其制备方法，属于高分子材料生产技术领域。其方法为：制备含活性基团端羟基植酸衍生物，利用羟基与水性聚氨酯预聚体所含异氰酸酯基的反应，采用内乳化法制备植酸改性的水性聚氨酯材料。其合成工艺简单易操作，安全可靠，促进了可持续和生态友好材料的发展。

技术领域

本发明属于高分子材料生产技术领域，特别涉及一种植酸基水性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

随着石化资源的日益枯竭与环保要求的日趋严格，生物质改性聚氨酯研究已成为热点。生物质材料带有大量羟基或氨基等活性基团，因此生物质材料对水性聚氨酯的改性主要是通过共混、共聚或接枝交联的方法来制备聚氨酯复合材料。以聚氨酯为基体，以天然有机物对聚氨酯进行接枝交联改性更具有良好的生物相容性，使用基材也更为广泛。生物质材料的引入提高了聚氨酯化合物许多方面的性能指标，如力学性能、阻燃性能、热力学稳定性等方面，为聚氨酯的进一步研究应用拓展了新的道路。

植酸(PA)又名环己六醇磷酸酯，它是一种天然无毒提取物，可以从植物的果实中提取出来。其作为一种天然的环境友好型含磷有机化合物，具有良好的生物活性，是一种具有较强的螯合性的天然产物。植酸具有绿色、可再生、富磷等特点。基于其优异的特性，利用植酸改性水性聚氨酯不仅可以有效利用植酸资源，减少污染，而且有利于改善水性聚氨酯的生物相容性等，是聚氨酯改性领域中极具吸引力的天然产物。因此，将植酸引入水性聚氨酯不仅可以解决溶剂型聚氨酯的有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、污染严重等缺点；同时，可能使改性聚氨酯兼具植酸与水性聚氨酯的优异性能，从而拓宽聚氨酯的应用领域。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种植酸基水性聚氨酯及其制备方法，该方法反应路线设计合理，简单易操作，安全性强。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种植酸基水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

1)制备植酸衍生物

将季戊四醇和植酸混合后，在搅拌条件下于110℃～130℃反应2～3h，制得端羟基植酸衍生物；

2)制备聚氨酯预聚体

在氮气气氛下，将聚四氢呋喃醚二醇和异氟尔酮二异氰酸酯充分搅拌直至溶解均匀，然后加入催化剂二月桂酸二丁基锡进行预聚反应，然后升温继续反应一定时间，再加入小分子扩链剂1,4-丁二醇及亲水扩链剂双羟甲基丙酸，进行扩链反应，制得水性聚氨酯预聚体；

3)制备植酸基水性聚氨酯

将步骤1)制得的端羟基植酸衍生物溶解后与聚氨酯预聚体进行交联反应，再经中和、乳化分散处理，得到植酸基水性聚氨酯。

优选地，步骤1)中，植酸与季戊四醇的反应按1:3的摩尔比进行投料。

优选地，步骤2)中，异氟尔酮二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比(3.5～5.5)：1。

优选地，步骤2)中，所述预聚反应温度为50℃、时间为30min，然后升温至70℃继续反应1.5h。

优选地，步骤2)中，加入的小分子扩链剂1,4-丁二醇的量为异佛尔酮二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚二醇总质量的2％；加入亲水扩链剂双羟甲基丙酸的量为异佛尔酮二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚二醇总质量的4％～8％。

优选地，步骤2)中，扩链反应的反应温度为80℃，反应时间为2h。

优选地，步骤3)中，加入的端羟基植酸衍生物的量为异佛尔酮二异氰酸酯和聚四氢呋喃醚二醇总质量的总质量的1％～5％。

优选地，步骤3)中，交联反应的温度为85℃；反应时间为1～2h。