一种松香基脂肪族聚氨酯预聚体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用松香和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为原料制备松香基聚氨酯预聚体的方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯预聚体，是由多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得到的可反应性半成品。聚氨酯预聚体通常可分为:端异氰酸酯基预聚体、端羟基预聚体、含封闭基团预聚体等。最常用的是端NCO聚氨酯预聚体。聚氨酯预聚体广泛地应用于聚氨酯胶粘剂、涂料、弹性体、泡沫和纤维等诸多领域。制备端NCO基预聚体常用的多元醇有聚酯多元醇和聚醚多元醇两大类。近年来，以生物基为原料制备聚氨酯越来越受关注。松香是一种丰富的天然可再生林产资源，松香分子结构中的双键和羧酸基团，通过改性可制成一种新型多元醇，部分或全部取代聚酯多元醇或聚醚多元醇，可以避免能源危机带来的影响，同时由于松香本身所固有的三环菲骨架结构可以增加聚氨酯的硬度，为松香这一天然可再生资源的利用开辟了广阔的应用前景。本发明利用松香和丙烯酸发生加成反应生成丙烯酸松香，再与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应得到松香基多元醇，然后与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)反应，可制备松香基聚氨酯预聚体，此预聚体可用于制造非黄变聚氨酯涂料、涂层、PU革等。本发明为松香的深加工利用提供了一条新的途径，具有重要的理论意义和应用价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种以天然可再生资源松香和HDI为原料制备松香基聚氨酯预聚体的方法。
[0004]具体步骤为:
(I)将100.0质量份松香加入到装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计、氮气保护装置的反应釜中，加热熔化后在300?400 r.min—1下进行搅拌，加热至230°C后，开始缓慢滴加28.6质量份丙烯酸，持续I小时，滴加完毕后使其在230°C下继续反应2小时，待温度降至200°C出料，得到丙烯酸松香加成物(RA)。
[0005](2)在反应釜中将100.0质量份步骤(I)所得丙烯酸松香加成物(RA)溶解于176.0质量份分析纯甲苯中，加入76.0质量份质量百分比含量为97%的甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5质量份催化剂分析纯三乙胺，升温至120 °C，待酸值达到10mgK0H/g以下时停止反应，即得到松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液。
[0006](3)将100.0质量份步骤(2)所得松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液加入到反应釜中，加入15.0质量份质量百分比含量为99%的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，搅拌15分钟使之混合均匀，在30?70°C下进行反应，每隔0.5小时取样并用丙酮-二正丁胺法测定其-NCO含量，待测得的-NCO质量百分比含量稳定时停止反应，得到红棕色的松香基聚氨酯预聚体的甲苯溶液。
[0007]本发明最显著的特点是以天然可再生资源松香为原料，通过和丙烯酸等一系列物质进行反应，制得松香基聚氨酯预聚体，赋予松香更广泛的用途，所得松香基聚氨酯预聚体能进一步合成聚氨酯，有望在涂料、涂层、PU革等领域获得良好的应用。
【具体实施方式】
[0008]实施例1:
(I)将100.0质量份松香加入到装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计、氮气保护装置的反应Il中，加热恪化后在300 r.min—1下进行搅拌，加热至230°C后，开始缓慢滴加28.6质量份化学纯丙烯酸，持续I小时，滴加完毕后使其在230°C下继续反应2小时，待温度降至200°C出料，得到丙烯酸松香加成物(RA)。
[0009](2)在反应釜中将100.0质量份步骤(I)所得丙烯酸松香加成物(RA)溶解于176.0质量份分析纯甲苯中，加入76.0质量份质量百分比含量为97%的甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5质量份催化剂分析纯三乙胺，升温至120°(:，反应4小时，测酸值为21^1(0!1/^，即得到松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液。
[0010](3)将100.0质量份步骤(2)所得松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液加入到反应釜中，加入15.0质量份的质量百分比含量为99%的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，搅拌15分钟使之混合均匀，在40°C下进行反应，每隔0.5小时取样并用丙酮-二正丁胺法测定其-NCO含量，待测得的-NCO质量百分比含量稳定时停止反应，得到红棕色的松香基聚氨酯预聚体的甲苯溶液，最终-NCO质量百分比含量为0.92%。
[0011]实施例2:
(I)将100.0质量份松香加入到装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计、氮气保护装置的反应Il中，加热恪化后在300 r.min—1下进行搅拌，加热至230°C后，开始缓慢滴加28.6质量份化学纯丙烯酸，持续I小时，滴加完毕后使其在230°C下继续反应2小时，待温度降至200°C出料，得到丙烯酸松香加成物(RA)。
[0012](2)在反应釜中将100.0质量份步骤(I)所得丙烯酸松香加成物(RA)溶解于176.0质量份分析纯甲苯中，加入76.0质量份质量百分比含量为97%的甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5质量份催化剂分析纯三乙胺，升温至120°(:，反应4小时，测酸值为21^1(0!1/^，即得到松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液。
[0013](3)将100.0质量份步骤(2)所得松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液加入到反应釜中，加入15.0质量份的质量百分比含量为99%六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，搅拌15分钟使之混合均匀，在50°C下进行反应，每隔0.5小时取样并用丙酮-二正丁胺法测定其-NCO含量，待测得的-NC0质量百分比含量稳定时停止反应，得到红棕色的松香基聚氨酯预聚体的甲苯溶液，-NCO质量百分比含量为0.40%ο
[0014]实施例3:
(I)将100.0质量份松香加入到装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计、氮气保护装置的反应Il中，加热恪化后在300 r.min—1下进行搅拌，加热至230°C后，开始缓慢滴加28.6质量份化学纯丙烯酸，持续I小时，滴加完毕后使其在230°C下继续反应2小时，待温度降至200°C出料，得到丙烯酸松香加成物(RA)。
[0015](2)在反应釜中将100.0质量份步骤(I)所得丙烯酸松香加成物(RA)溶解于176.0质量份分析纯甲苯中，加入76.0质量份质量百分比含量为97%的甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5质量份催化剂分析纯三乙胺，升温至120°(:，反应4小时，测酸值为21^1(0!1/^，即得到松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液。
[0016](3)将100.0质量份步骤(2)所得松香基多元醇(RAG)的甲苯溶液加入到反应釜中，加入15.0质量份的质量百分比含量为99%六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，搅拌15分钟使之混合均匀，在70°C下进行反应，每隔0.5小时取样并用丙酮-二正丁胺法测定其-NCO含量，待测得的-NC0质量百分比含量稳定时停止反应，得到红棕色的松香基聚氨酯预聚体的甲苯溶液，-NCO质量百分比含量为O。
【主权项】
1.一种松香基脂肪族聚氨酯预聚体的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将100.0质量份松香加入到装有搅拌棒、回流冷凝管、温度计、氮气保护装置的反应釜中，加热熔化后在300?400 r.min—1下进行搅拌，加热至230°C后，开始缓慢滴加28.6份丙烯酸，持续I小时，滴加完毕后使其在230 °C下继续反应2小时，待温度降至200°C出料，得到丙烯酸松香加成物； (2)在反应釜中将100.0质量份步骤(I)所得丙烯酸松香加成物溶解于176.0质量份分析纯甲苯中，加入76.0质量份质量百分比含量为97%甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.5质量份催化剂分析纯三乙胺，升温至120°C，待酸值达到10mgK0H/g以下时停止反应，即得到松香基多元醇的甲苯溶液； (3)将100.0质量份步骤(2)所得松香基多元醇的甲苯溶液加入到反应釜中，加入15.0质量份质量百分比含量为99%六亚甲基二异氰酸酯，搅拌15分钟使之混合均匀，在30?70°C下进行反应，每隔0.5小时取样并用丙酮-二正丁胺法测定其-NCO含量，待测得的-NCO质量百分比含量稳定时停止反应，得到红棕色的松香基聚氨酯预聚体的甲苯溶液。
【专利摘要】本发明公开了一种松香基脂肪族聚氨酯预聚体的制备方法。首先利用松香的双键与丙烯酸进行加成反应，得到带有两个羧基的丙烯酸松香，再利用丙烯酸松香与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应得到松香基多元醇，然后用该松香基多元醇和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）发生化学反应得到松香基聚氨酯预聚体。本发明最显著的特点是以天然可再生资源松香为原料，通过和丙烯酸等一系列物质进行反应，制得松香基聚氨酯预聚体，赋予松香更广泛的用途，所得松香基聚氨酯预聚体能进一步合成聚氨酯，有望在涂料、涂层、PU革等领域获得良好的应用。
【IPC分类】C08G18/10, C09F1/04, C08G18/73, C08G18/67
【公开号】CN105646831
【申请号】
【发明人】余彩莉, 边峰, 张发爱, 许建本
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月13日