Page 27 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 庄 雨，等: 生物基聚氨酯乳液的研究进展 ·2569·

素因其复杂的结构本身也容易团聚 [52] 。GONZALEZ 主要反应原料，制备了生物基含量高达 70%的水性
等 [53] 通过对硫酸盐木质素进行超声波处理制备了木 聚氨酯，其具有优异的储存稳定性。随着 NaLS 含
质素纳米颗粒，并将其与 WPU 进行混合得到了木 量的增加，LBWPU 薄膜的力学性能、储能模量和
质素水性聚氨酯复合材料。YANG 等 [54] 用制备的木 耐水性显著增强。
质素/TiO 2 与 WPU 混合，增强了 WPU 的抗紫外能 大部分 WPU 存在耐候性及热稳定性差的问题，
力以及拉伸强度。NG 等 [55] 以 3-氨基丙基三乙氧基 木质素作为一种天然的芳香多元醇聚合物可以对
硅烷为功能化改性剂对木质素进行功能化处理，然 WPU 进行改性，木质素的加入会提高体系的耐紫外
后与 WPU 共混制备了生物复合膜，在不显著影响 老化能力，增加了 WPU 的可持续性以及降低原料
原本 WPU 热稳定性的情况下增加了膜的机械强度。 成本。但通常需要对木质素进行改性，这不仅使工
化学接入的方法使得体系稳定性上升，但一般需要 艺变得复杂，也会使成本上升，而且木质素的添加
对木质素进行改性来增加木质素的反应活性，并且 量一般不高，这些都是今后需要解决的问题。
木质素在体系中的占比一般不高。LEE 等 [56] 首先制备 2.2 植物油基聚氨酯乳液
了液化木质素，以 PTMG 和 PTMG/多元醇液化木质 植物油已成为多元醇或合成多元醇的绿色替代
来源。许多植物油已被用于合成生物基多元醇，如
素（LL）与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、乙二胺
亚麻油、大豆油、蓖麻油、葵花籽油、菜籽油、棕
（EDA）和 BDO 反应制备了 WPU。用 PTMG/LL
榈油、麻疯树油和桐油等 [59-62] ，并大多已成功用于
为多元醇制备的 WPU 悬浮液比单独用 PTMG 制备
合成聚氨酯乳液。使用植物油的聚氨酯乳液可以降
的 WPU 悬浮液具有更高的黏度和更大的平均颗粒
低成本并且提高涂膜的性能，如硬度、柔韧性以及
尺寸。LL 可以提高 WPU 薄膜的刚度，但会降低断
裂伸长率。LAI 等 [57] 以未改性的工业 AL 为亲水扩 耐候性等。目前，市场上的植物油基聚氨酯乳液种
类较多，例如：万华化学集团股份有限公司的大豆
链剂，与聚丙二醇和 IPDI 逐步加成聚合制备了一系
油改性水性聚氨酯分散体（4101），深圳欧宝迪树脂
列不同木质素含量的木质素基水性聚氨酯乳液
有 限公司的 脂肪族蓖 麻油基聚 氨酯分散 体
（LWPU）（合成路径如下所示）。LWPU 薄膜的 AL
（CUR995）等。
质量分数经元素分析测定（如表 1 所示），最大为
蓖麻油基 WPU 的研究很早，蓖麻油可以直接
24.68%。力学性能测试结果表明，LWPU 薄膜的最 替换部分聚酯多元醇参加反应，这是大部分植物油
高抗拉强度可达到纯聚氨酯薄膜的 1.29 倍。 不具备的优点。蓖麻油中长链非极性脂肪酸链使涂

膜具有良好的疏水作用以及良好的柔软性和耐寒
性。脂肪酸中的不饱和碳碳双键可通过氧化交联形
成高性能自交联聚合物材料。HU 等 [63] 制备了以蓖
麻油和聚醚为多元醇的 PU 和 PUA 杂化水分散体
系。蓖麻油含量较高的 PUA 具有较好的综合力学性

能，这与体系的交联程度增加有关。瞿金清等 [64] 采
表 1 LWPU 薄膜元素分析结果 [57] 用蓖麻油、聚醚 N210、甲苯二异氰酸酯和二羟甲基
Table 1 Elemental analysis results of LWPU films [57]
丙酸反应合成了蓖麻油基 WPU，发现蓖麻油可提高
元素质量分数/% [65]
样品 碱木质素质量分数/% 水性聚氨酯涂膜的机械性能和耐水性。LYU 等
N S
以蓖麻油、聚己二酸-1,4-琥珀酸二醇、IPDI 和 N-
AL 0.13 1.81 —
甲基二乙醇胺（MDEA）为原料，采用预聚物工艺
WPU 4.95 0 —
合成了蓖麻油基阳离子水性聚氨酯。结果发现，随
2.39 0.30 16.77
LWPU 0.25
着蓖麻油质量分数从 0 增加到 22.2%，胶乳粒径先
2.35 0.36 19.88
LWPU 0.28
减小后增大（如表 2 所示）。此外，蓖麻油 WPU 薄
LWPU 0.30 2.29 0.39 21.47
膜的热稳定性比不含蓖麻油的阳离子水性聚氨酯高
LWPU 0.33 2.21 0.45 24.68
得多。
注：“—：代表无；LWPU x 中 x 为 AL 的质量与 AL 和聚氨 [66]
酯预聚体总质量之比。 雍奇文等 利用蓖麻油（CO）和环氧大豆油双
重改性 WPU 制备 WPU 乳液，并进一步制成了
SHI 等 [58] 以不同含量的木质素磺酸钠水溶液 WPU 膜。结果发现，膜的耐热性、耐水和耐酸碱
（NaLS）为分散剂，通过预聚体法合成了木质素基 性能及力学性能均优于未改性或单一植物油改性
水性聚氨酯（LBWPU）。以 PDI、PO3G 和蓖麻油为 的 WPU 膜。