[发明专利]一种大豆油基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及绝缘材料，具体涉及一种大豆油基聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法。

背景技术

大豆油是世界上产量最多的油脂，它通过压榨大豆而直接得到。大豆毛油的色泽因大豆种皮及大豆种类的不同而异，一般呈淡黄、浅绿或深褐色，而精炼过的大豆油则为淡黄色。其主要成分是甘油三酸酯，它由一摩尔甘油和三摩尔脂肪酸组成，因而具有憎水性。大豆油中的脂肪酸分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，每个脂肪酸组分的比例分别为15%、25%左右和60%以内，不饱和双键的平均官能度约为4.6。环氧化的大豆油中约含2~6个环氧基，环氧基的质量分数约为2%~8%。以环氧大豆油作为起始原料，经羟基化作用制得大豆油多元醇，大豆油多元醇的分子链较长，交联密度适中，分子中的摇摆链段能有效地提供良好的柔性,以及自身较低的粘度。

随着环境保护和石油资源枯竭两大难题越来越被关注，可再生资源的利用和环保问题在世界上已受到极大的关注。植物油基聚氨酯是由植物油多元醇与异氰酸酯共聚而成,被誉为聚氨酯发展中最重要的技术创新之一。植物油多元醇是植物油双键经化学改性引入羟基制备获得,它的价格便宜、官能度高,聚合产品的理化性能优异。植物油基聚氨酯材料不但机械性能可与相应石油基材料媲美,而且耐热分解与热氧化性能更佳,生产成本更低。来源广泛的大豆油衍生物制备聚氨酯丙烯酸酯材料不仅具有独特的性能，而且由于大豆油的特殊结构使最终产品具有生物可降解性，这也是目前新材料开发中所追求的一个方面，即最终产品具有重要的环保和经济的双重效益，已成为当今的热门研究课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大豆油基聚氨酯丙烯酸酯，其作为硬塑料具有较好的理化性能，是一种优质的绝缘材料。

一种大豆油基聚氨酯丙烯酸酯，它是由大豆油多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应，生成聚氨酯预聚体，再将聚氨酯预聚体和丙烯酸羟乙酯反应得到的大豆油基聚氨酯丙烯酸酯，它的结构可以用下式表示：

其中：Y为-OCH₃、-OCH₂CH₂OH或-OCH₂CH(OH)CH₃，其红外光谱图见图2。

上述的大豆油基聚氨酯丙烯酸酯，所述的大豆油多元醇是由环氧大豆油以甲醇、乙二醇或1,2-丙二醇开环得到的大豆油多元醇。

一种制备上述的大豆油基聚氨酯丙烯酸酯的方法，它包括如下步骤：

步骤1. 将大豆油多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯混和,其羟基和异氰酸根的摩尔比为1:2，氮气气氛下，加热升温至90℃，搅拌反应2小时，冷却至室温后得到聚氨酯预聚体；

步骤2. 然后将丙烯酸羟乙酯（HEA）加入到步骤1得到的聚氨酯预聚体中，HEA与异佛尔酮二异氰酸酯摩尔比为1:1，室温下搅拌，72小时后，浇铸到模具中, 在110℃固化24小时后，冷却到室温脱模，即得到大豆油基聚氨酯丙烯酸酯（PUA-1）。

上述的制备大豆油基聚氨酯丙烯酸酯的方法，所述的大豆油多元醇是由环氧大豆油以甲醇、乙二醇或1,2-丙二醇开环得到的大豆油多元醇。

上述制备方法中，所用的大豆油可以用花生油、玉米油、棕榈油、菜籽油、蓖麻油、葵花籽油、棉籽油等植物油代替。

本发明的大豆油基聚氨酯丙烯酸酯拉伸强度可以达到40.4MPa，杨氏模量达到724.0MPa，1MHz下介电常数为1.0-3.0。

附图说明

图1大豆油基聚氨酯丙烯酸酯的合成路线。

图2环氧大豆油、豆油醇、聚氨酯以及聚氨酯丙烯酸酯的红外分析图谱。

从图可知，ESO在822cm^-1和842cm^-1处的吸收峰（即环氧基团的特征吸收峰），开环反应后消失，出现羟基的特征吸收峰3435 cm^-1（Polyol-1）。固化后，聚氨酯预聚体的特征吸收峰2260 cm^-1（-NCO）和丙烯酸羟乙酯（HEA）的特征吸收峰2959 cm^-1（C=C）均消失，说明生成了聚氨酯丙烯酸酯。

图3大豆油基聚氨酯以及聚氨酯丙烯酸酯的差示扫描量热（DSC）谱图。

图4大豆油基聚氨酯以及聚氨酯丙烯酸酯的动态力学分析（DMA）谱图,a为储存模量与温度的关系图；b为阻尼因子与温度的关系图。