【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多元醇合成，具體涉及一種植物油基多元醇及其制備方法和應用。
技術介紹
1、聚氨酯是由異氰酸酯與多元醇反應而制成的一種具有氨基甲酸酯鏈段重復結構單元的聚合物。目前市場上多元醇產品種類繁多，品質參差不齊，根據不同應用屬性，牌號較多，也是該領域研究的熱點。
2、植物油基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，可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。科研學者對該領域進行了大量研究，合成植物油基多元醇的方法較多，其中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的合成方案被廣泛認可，該路線具有原子經濟性高，且具有靈活性、結構可控性及分子多樣性的優勢，是目前開發生物基多元醇的主要方法。
3、植物油結構中長鏈基團替代了傳統石化多元醇聚醚或聚酯的重復單元，結構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，然而植物油基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
4、涂料在聚氨酯應用領域用量巨大，但高品質生物基涂料用聚氨酯產品開發難度較大，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膜性差；產品的強度、韌性難以協同，高強度往往通過提高羥值和引入剛性基團可以實現，但往往體系均一性差以及涂料變硬、易裂是難以解決的難題；此外，要使涂料能夠具有阻燃性能，通常是通過添加阻燃劑，然而在配方中添加阻燃劑會影響涂料其他性能。
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植物油基多元醇，通過共價鍵方式引入含磷含氯的結構片段，獲得多官能度生物基多元醇，用于提高聚氨酯涂料的性能和穩定性。
2、為解決上述問題，本申請所采用的技術方案如下：
3、一種植物油基多元醇，制備植物油基多元醇的反應體系以環氧植物油為原料，在酸催化劑作用下與三氯氧磷和環氧氯丙烷反應，以共價鍵方式在環氧植物油結構上引入含磷含氯的結構片段。
4、作為進一步優選的方案，本申請所述的反應體系包括環氧植物油、三氯氧磷、環氧氯丙烷、縮水甘油、酸性催化劑、鄰二醇類化合物、有機溶劑。
5、作為進一步優選的方案，本申請所述的三氯氧磷與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.4～0.5)：1，所述三氯氧磷和環氧氯丙烷的體積比為1：(1.8～2.0)。
6、作為進一步優選的方案，本申請所述的三氯氧磷和縮水甘油的摩爾比為1：(1.0～1.2)，所述有機溶劑和環氧植物油的體積比(1～1.5)：1。
7、作為進一步優選的方案，本申請所述的鄰二醇類化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.6～0.8)：1。
8、作為進一步優選的方案，本申請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、環氧葵花籽油中的一種或兩種以上混合；所述的酸性催化劑為氟硼酸、濃硫酸、對甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的一種或兩種以上混合；所述的鄰二醇類化合物為1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-環戊二醇、1,2-環己二醇中的一種或兩種以上混合；所述的有機溶劑為乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、正己烷、四氫呋喃、1,4-二氧六環、四氯化碳、甲苯、二甲苯中的一種或兩種以上混合。
9、本申請還提供了一種植物油基多元醇的制備方法，采用微通道反應裝置進行反應，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。
10、具體的，本申請所述的制備方法包括：
11、將三氯氧磷和環氧氯丙烷按預定比例分別泵入微通道反應裝置的微反應器中進行反應得到第一反應液；
12、將縮水甘油溶于有機溶劑得第一混合液；
13、將第一反應液和第一混合液送入微通道反應裝置的微反應器中進行反應得第二反應液；
14、將環氧植物油和酸性催化劑混合到第二混合液；將鄰二醇類化合物溶于有機溶劑得第三混合液；
15、將第二混合液和第三混合液流入微通道反應裝置的微反應器中進行開環反應得第三反應液；
16、將第二反應液和第三反應液流入微通道反應裝置的微反應器中繼續進行開環反應得第四反應液；
17、第四反應液經濃縮、洗滌、干燥處理后得到植物油基多元醇。
18、作為優選的方案，本申請所述的方法中，所述三氯氧磷和環氧氯丙烷按照體積比1：(1.8～2.0)；所述三氯氧磷與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.4～0.5)：1；所述三氯氧磷和縮水甘油的照摩爾比為1：(1.0～1.2)；所述鄰二醇類化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.6～0.8)：1。
19、作為進一步的方案，本申請所述的制備方法中，制備第一反應液和第二反應液的過程中，反應溫度為0～40℃，反應時間為2min～5min；所述的開環反應時的反應溫度為80～120℃，反應時間為3～15min。
20、本申請實施例的第三個目的在意提供一種植物油基聚氨酯涂料，其是采用本申請所述的植物油基多元醇與異氰酸酯反應，并在親水擴鏈劑的作用下形成的聚氨酯乳液。避免在制備聚氨酯涂料的過程中加入阻燃劑，通過植物油基多元醇結構本身所帶的含磷含鹵結構片段，就能使聚氨酯涂料滿足機械性能的同時具備阻燃性，降低阻燃劑對涂料性能的影響。
21、作為進一步優選的方案，本申請所述的異氰酸酯中的nco與植物油多元醇中的oh官能團摩爾比為1.2：(1.0-1.05)。
22、本申請的第四個目的在于提供一種植物油基聚氨酯涂料的制備方法，包括
23、制備預聚體：將量植物油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，然后加入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種植物油基多元醇，特征在于，制備植物油基多元醇的反應體系以環氧植物油為原料，在酸催化劑作用下與三氯氧磷和環氧氯丙烷反應，以共價鍵方式在環氧植物油結構上引入含磷含氯的結構片段。
2.根據權利要求1所述的植物油基多元醇，其特征在于，制備所述植物油基多元醇的反應體系包括環氧植物油、三氯氧磷、環氧氯丙烷、縮水甘油、酸性催化劑、鄰二醇類化合物、有機溶劑。
3.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述三氯氧磷與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.4～0.5)：1，所述三氯氧磷和環氧氯丙烷的體積比為1：(1.8～2.0)。
4.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述三氯氧磷和縮水甘油的摩爾比為1：(1.0～1.2)，所述有機溶劑和環氧植物油的體積比(1～1.5)：1。
5.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述鄰二醇類化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.6～0.8)：1。
6.根據權利要求1-5任一項所述的植物油基多元醇，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
7.一種如權利要求1-6任一項所述的植物油基多元醇的制備方法，其特征在于，采用微通道反應裝置進行反應，所述制備方法包括：
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述三氯氧磷和環氧氯丙烷按照體積比1：(1.8～2.0)；所述三氯氧磷與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.4～0.5)：1；所述三氯氧磷和縮水甘油的照摩爾比為1：(1.0～1.2)；所述鄰二醇類化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.6～0.8)：1。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，制備第一反應液和第二反應液的過程中，反應溫度為0～40℃，反應時間為2min～5min；所述的開環反應時的反應溫度為80～120℃，反應時間為3～15min。
10.一種植物油基聚氨酯涂料，其特征在于，其是用異氰酸酯與權利要求1-6任一項所述的植物油基多元醇反應，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所述的植物油基聚氨酯涂料，其特征在于，所述異氰酸酯中的NCO與植物油基多元醇中的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所述的植物油基聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于，包括
...【技術特征摘要】
1.一種植物油基多元醇，特征在于，制備植物油基多元醇的反應體系以環氧植物油為原料，在酸催化劑作用下與三氯氧磷和環氧氯丙烷反應，以共價鍵方式在環氧植物油結構上引入含磷含氯的結構片段。
2.根據權利要求1所述的植物油基多元醇，其特征在于，制備所述植物油基多元醇的反應體系包括環氧植物油、三氯氧磷、環氧氯丙烷、縮水甘油、酸性催化劑、鄰二醇類化合物、有機溶劑。
3.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述三氯氧磷與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.4～0.5)：1，所述三氯氧磷和環氧氯丙烷的體積比為1：(1.8～2.0)。
4.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述三氯氧磷和縮水甘油的摩爾比為1：(1.0～1.2)，所述有機溶劑和環氧植物油的體積比(1～1.5)：1。
5.根據權利要求2所述的植物油基多元醇，其特征在于，所述鄰二醇類化合物與環氧植物油中環氧基團的摩爾比為(0.6～0.8)：1。
6.根據權利要求1-5任一項所述的植物油基多元醇，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、環氧葵花籽油中的一種或兩種以上混合；所述的酸性催化劑為氟硼酸、濃硫酸、對甲苯磺酸、甲磺酸、苯磺酸中的一種或兩種以上混合；所述的鄰二醇類化合物為1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-環...
【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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