【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多元醇合成，具體涉及一種生物基多元醇及其制備方法和應用。
技術介紹
1、植物油多元醇的開發被認為是生物基材料發展的有效途徑，其作為生物基聚氨酯材料重要的單體，是以植物油為原料經過化學修飾的分子結構衍生獲得，是重要的可再生資源，與異氰酸酯類化合物反應生成聚氨酯，是石油基多元醇的良好代替原料。將植物油氧化為環氧植物油，然后通過開環等反應生成多羥基化合物，該方案原子經濟性高，且具有靈活性、結構可控性及分子多樣性的優勢，成為目前開發生物基多元醇的主要方法。
2、植物油結構的中甘油三酯的基本母核具有星型的空間構象，賦予了下游聚氨酯更多的功能屬性和應用空間，然而植物油多元醇往往存在性能缺陷，主要原因是反應過程不可控，在官能團轉化過程中多個環氧基團和酯基團往往會參與多個副反應過程，因此導致設計的分子結構難以通過傳統化學方法構建出來，極大限制了多元醇品質，往往需要和傳統石化多元醇混用才能具有一定應用效果。通過反應機理分析，其主要原因是油酯往往和反應試劑混溶性差，但反應活性又較低，導致需要長時間高強度反應，但結構中多個官能團的影響，造成反應選擇性和轉化率難以兼顧，過程控制性差，造成所得產品分子均一性差、粘度高、宏觀指標和單一分子的微觀指標差異較大。因此，即便植物油價格往往比石化重復單元的單體低，卻很難獲得成本和品質均有優勢的植物油多元醇產品。
3、生物基涂料用聚氨酯產品開發難度較大，生物基多元醇除了賦予材料更多的官能團和功能同時，也存在羥值和粘度的難以協調，羥值高產品機械強度表現好但粘度大導致配方難度和漆膜成
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本申請的目的在于提供一種生物基多元醇，通過共價鍵方式在植物油結構鏈上引入三嗪結構獲得多官能度生物基多元醇，使多元醇具有剛性結構，從而提高其機械性能和實現阻燃且無鹵環保功效。
2、為解決上述問題，本申請所采用的技術方案如下：
3、本申請實施例提供一種生物基多元醇，通過共價鍵方式在環氧植物油結構鏈上引入三嗪結構獲得的多官能度生物基多元醇，所述三嗪結構來自三嗪類化合物與環氧烷類化合物在酸性催化劑作用下反應后的開環試劑；所述三嗪化合物的2、4、6位碳原子中至少一個碳原子上帶有-r1-oh基團，其中r1為c1-c10的烷基；所述環氧烷類化合物為碳鏈端部具有環氧基團的環氧烷。
4、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的環氧植物油為環氧橄欖油、環氧花生油、環氧菜籽油、環氧棉籽油、環氧大豆油、環氧椰子油、環氧棕櫚油、環氧芝麻油、環氧玉米油、環氧葵花籽油中的任意一種或兩種以上組合。
5、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的環氧烷類化合物與三嗪化合物的摩爾比為(2～4)：1。
6、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的2,4,6-三羥甲基-1,3,5-三嗪與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.8～0.9)：1。
7、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的酸性催化劑為氟硼酸、濃硫酸、對甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的任意一種或兩種以上混合。
8、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述三嗪化合物為下列化學結構式1-13中的一種；
9、
10、所述環氧烷為下列化學結構式14-22中的一種：
11、
12、本申請還提供了一種生物基多元醇的制備方法，采用微反應技術，選用微通道反應裝置作為反應設備，進一步的控制反應過程，避免開環反應中生成的仲羥基和其它環氧基團進行非選擇性開環而產生的交聯副反應，及開環試劑制備中引發的不對稱聚醚副產物，使設計的結構能夠精準構建。
13、本申請實施例所述的制備方法包括以下步驟：
14、將三嗪類化合物與酸性催化劑在微混合器中混合，得到第一混合液；
15、將所述第一混合液與環氧烷類化合物通入微通道反應裝置的第一微反應器中進行反應得第一反應液；
16、將所述第一反應液與環氧植物油流入微通道反應裝置的第二微反應器中進行開環反應得第二反應液；
17、對第二反應液進行后處理，得到產物。
18、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的制備方法中，對第二反應液進行后處理是在第二反應液中加入磷酸鉀后攪拌過濾。
19、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的制備方法中，所述酸性催化劑的添加量為所述環氧植物油的質量的0.02～0.1％。
20、本申請實施例還提供了一種生物基聚氨酯涂料，采用本申請所得到的生物基多元醇替代傳統的石化多元醇與異氰酸酯與反應，并在親水擴鏈劑的作用下形成的聚氨酯乳液；在不采用小分子阻燃劑、不引入鹵素的情況下獲得具有阻燃效果的涂料，使涂料同時滿足機械性能和阻燃性能。
21、作為進一步優選的方案，本申請實施例所述的異氰酸酯中的nco與生物基多元醇中的oh官能團摩爾比為1.2：(1.0-1.05)。
22、本申請實施例還提供了一種生物基聚氨酯涂料的制備方法，通過該方法獲得一種同時具備生物基結構和阻燃鏈段的聚氨酯涂料。該制備方法包括以下步驟，
23、制備預聚體：將量生物基多元醇與異氰酸酯按照nco和oh官能團的摩爾比為1.2：(1.0-1.05)的比例混合，加入催化劑，反應2-3小時，得到預聚體混合液；
24、制備聚合體：在上述預聚體混合液中加入親水擴鏈劑，反應2-4小時，得到聚合體混合液，加入中和劑至聚合體混合液為中性，然后加入稀釋液高速剪切乳化成聚氨酯乳液。
25、相比現有技術，本專利技術的有益效果在于：
26、1.本申請所述的生物基多元醇通過共價鍵方式在環氧植物油結構鏈上引入三嗪結構獲得的多官能度生物基多元醇，使多元醇結構同時具有剛性片段和阻燃性能，彌補可植物油多元醇本身的性能缺陷，滿足了生物基多元醇在強度、表面硬度和韌性等性能上的協同效果。
27、2.本申請所述的生物基多元醇在用于聚氨酯涂料時，不需要加入小分子阻燃劑也無需引入鹵素，可以提高聚氨酯涂料的穩定性。
28、3.本申請所述的生物基多元醇的制備過程采用采用微反應技術，選用微通道反應裝置作為反應設備，進一步的控制反應過程，使設計的結構能夠精準構建，避免了開環反應中生成的仲羥基和其它環氧基團進行非選擇性開環而產生的交聯副反應，及開環試劑制備中引發的不對稱聚醚副產物。
29、4.本申請所述的生物基多元醇的制備過程采用連續的開環反應得本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種生物基多元醇，特征在于，通過共價鍵方式在環氧植物油結構鏈上引入三嗪結構獲得的多官能度生物基多元醇，所述三嗪結構來自三嗪類化合物與環氧烷類化合物在酸性催化劑作用下反應后的開環試劑；所述三嗪化合物的2、4、6位碳原子中至少一個碳原子上帶有-R1-OH基團，其中R1為C1-C10的烷基；所述環氧烷類化合物為碳鏈端部具有環氧基團的環氧烷。
2.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述環氧植物油為環氧橄欖油、環氧花生油、環氧菜籽油、環氧棉籽油、環氧大豆油、環氧椰子油、環氧棕櫚油、環氧芝麻油、環氧玉米油、環氧葵花籽油中的任意一種或兩種以上組合。
3.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述環氧烷類化合物與三嗪化合物的摩爾比為(2～4)：1。
4.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述三嗪化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.8～0.9)：1。
5.根據權利要求1所述的生物基多元醇，其特征在于，所述酸性催化劑為氟硼酸、濃硫酸、對甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的任意一種或兩種以上混合。
6.根據
7.一種如權利要求1-6任一項所述的生物基多元醇的制備方法，其特征在于，步驟如下：
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，對第二反應液進行后處理是在第二反應液中加入磷酸鉀后攪拌過濾。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述酸性催化劑的添加量為所述環氧植物油的質量的0.02～0.1％。
10.一種生物基聚氨酯涂料，其特征在于，其是用異氰酸酯與權利要求1-5任一項所述的生物基多元醇反應，并在親水擴鏈劑的作用下形成的聚氨酯乳液。
11.根據權利要求10所述的生物基聚氨酯涂料，其特征在于，所述異氰酸酯中的NCO與生物基多元醇中的OH官能團摩爾比為1.2：(1.0-1.05)。
12.一種如權利要求10或11所述的生物基聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于，包括
...【技術特征摘要】
1.一種生物基多元醇，特征在于，通過共價鍵方式在環氧植物油結構鏈上引入三嗪結構獲得的多官能度生物基多元醇，所述三嗪結構來自三嗪類化合物與環氧烷類化合物在酸性催化劑作用下反應后的開環試劑；所述三嗪化合物的2、4、6位碳原子中至少一個碳原子上帶有-r1-oh基團，其中r1為c1-c10的烷基；所述環氧烷類化合物為碳鏈端部具有環氧基團的環氧烷。
2.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述環氧植物油為環氧橄欖油、環氧花生油、環氧菜籽油、環氧棉籽油、環氧大豆油、環氧椰子油、環氧棕櫚油、環氧芝麻油、環氧玉米油、環氧葵花籽油中的任意一種或兩種以上組合。
3.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述環氧烷類化合物與三嗪化合物的摩爾比為(2～4)：1。
4.根據權利要求2所述的生物基多元醇，其特征在于，所述三嗪化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.8～0.9)：1。
5.根據權利要求1所述的生物基多元醇，其特征在于，所述酸性催化劑為氟硼酸、濃硫酸、對甲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：咸漠，郭凱，方正，
申請(專利權)人：廣東腐蝕科學與技術創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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