[发明专利]一种生物基脂肪族聚氨酯组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物基脂肪族聚氨酯组合物，包括脂肪族聚异氰酸酯多聚体10‑50份、单官能度异氰酸酯0.5‑5份、支化蓖麻油疏水改性羟基聚酯15‑50份、脂肪族亚胺0.5‑15份、助剂1‑1.5份。本发明创新的以优选的比列将脂肪族聚异氰酸酯多聚体、单官能度异氰酸酯、支化蓖麻油疏水改性羟基聚酯和脂肪族亚胺作为共反应物。相比于传统的脂肪族聚异氰酸酯多聚体与蓖麻油羟基聚酯体系。本发明组合物制得的双组分涂料具有极佳的力学性能以及优异的耐化学性，且固体含量很高，满足国家标准VOC60g/L的无溶剂标准；且涂料中不含有重金属催化剂，有利于保护环境。

技术领域

本发明涉及涂料和粘合剂技术领域，具体的说涉及一种生物基脂肪族聚氨酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，开展生物基型聚氨酯材料的研究，已经受到国内外科研机构和有关公司的关注。以蓖麻油改性树脂作为漆料组分、以多异氰酸酯作为固化剂组分的双组分体系是一种相对比较常见的生物基双组分聚胺酸组合，可用于涂料和粘合剂等应用。当该体系需要用于户外等场合时，必须选择脂肪族多异氰酸酯。而此时，多元醇与脂肪族异氰酸酯的化学反应速度较慢，往往需要48h后才能达到表面干燥，不能满足工业上的实际需要。已知的加快反应速度的方法就是添加适量的催化剂，比如添加有机锡类化合物，如幸酸亚锡、二月桂酸二丁基锡。使用有机锡做催化剂可以较大程度的提高固化速度，但同时也会大幅度缩短可使用时间，并且残留在涂膜中有机锡会降低涂膜的耐候性和耐腐蚀性。

此外，有机锡的毒性较大，对人体健康造成较大的威胁，这尤其限制了这类产品的建筑材料等领域的应用。另外一种加快反应速度的方法就是在固化反应时加热处理。加热工艺对于车间生产比较可行，但却难以满足在开放环境中进行现场施工的要求。

因此，提供一种力学性能及耐化学性优异、固体含量很高、不含重金属的，用于涂料和粘合剂领域的生物基脂肪族聚氨酯组合物是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生物基脂肪族聚氨酯组合物；

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物基脂肪族聚氨酯组合物，包括以下重量份原料：

脂肪族聚异氰酸酯多聚体10-50份、单官能度异氰酸酯0.5-5份、支化蓖麻油疏水改性羟基聚酯30-70份、脂肪族亚胺0.5-15份、助剂1-1.5份。

进一步，所述脂肪族聚异氰酸酯多聚体为1，4-四亚甲基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯、1，12-十二亚甲基二异氰酸酯、环已烷-1，3-二异氰酸酯、环已烷-1，4-二异氰酸酯、1-异氰酸根合-2-异氰酸根合-甲基环戊烷、1-异氰酸根合-3-异氰酸根合甲基-3，5，5-三甲基环已烷、戊烷二异氰酸酯-生物基以及上述脂肪族聚异氰酸酯多聚体的异构体中的一种。

采用上述进一步方案的有益效果在于：本发明采用的脂肪族异氰酸酯多聚体作为体系中的主要固化剂，与含羟基或氨基的共反应物固化后的漆膜性能比较优异，综合性能比较接近相关工业的基本要求，为进一步改进优化配方打造了坚实的基础。同时，这些原材料可以方便的从市场上购得，有利于该技术的产业化生产。

进一步，支化蓖麻油疏水改性羟基聚酯的固含量为100％，羟基当量为350-400，粘度小于4000mPa·s。

采用上述进一步方案的有益效果在于：本发明采用的蓖麻油改性树脂为生物基原材料，有利于环保，且这些原材料可以方便的从市场上购得，有利于该技术的产业化生产。

进一步，所述单官能度异氰酸酯为对甲基苯磺酸单异氰酸酯。

采用上述进一步方案的有益效果在于：相比于脂肪族异氰酸酯多聚体，本发明限定的化合物具有较快的化学反应活性，可选择性的与含氨基化合物优先反应，生成本发明中所需要的反应中间体。