Page 28 - 《精细化工》2023年第12期

·2570· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

表 2 阳离子水性聚氨酯分散体的性能 [65] 推迟植物油的引入时间可提升改性 WPU 树脂
[65]
Table 2 Properties of ationic waterborne polyurethane dispersions 的整体力学性能，但 WPU 膜的耐水性能和耐酸碱
w(蓖麻油)/ w(MDEA)/ 粒径/ 电导率/ 适用期/ 性能有所降低。蓖麻油基的聚氨酯乳液往往需要添
样品
% % nm (μS/cm) 月
加有机溶剂降低体系的黏度，最后再去除有机溶剂。
A1 0 8.0 53.9 1582 >6 有机溶剂的使用和回收增加了成本，因此无溶剂法
A2 5.7 8.0 52.2 1340 >6 [67]
A3 11.3 8.0 39.6 1347 >6 合成聚氨酯乳液逐渐受到关注。LEI 等 通过聚丙
A4 16.8 8.0 25.0 1486 >6 二醇（PPG）与均苯四酸二酐反应制备了亲水扩链剂
A5 22.2 8.0 47.5 934 >6 改性聚丙二醇（MPPG），然后合成了无溶剂的蓖麻油
B1 16.8 4.0 190.0 181 <6
基水性聚氨酯，合成路线如下所示。如图 1 所示，随
B2 16.8 6.0 62.8 645 >6
着蓖麻油含量（以预聚体的质量为基准）从 1%增加
B3 16.8 8.0 25.0 1468 >6
到 9%，蓖麻油基水性聚氨酯（COWPU）薄膜的吸
B4 16.8 10.0 25.5 2130 >6
B5 16.8 12.0 35.1 2410 >6 水率由 38.82%下降到 20.19%。

的影响。结果表明，多元醇羟值的增加，材料的热
稳定性增加，吸水性下降。张念椿等 [70] 考察了大豆
油改性水性聚氨酯分散体和丙烯酸乳液配比以及一
些助剂和固化剂对漆膜性能的影响。胡国文等 [71] 将
大豆油双键环氧化再羟基化，代替部分聚氧化丙烯
二醇制备了 PUA 乳液，并用此乳液配制了 PUA 水
性木器涂料。在合成过程中发现，当羟基化环氧大
豆油质量分数＞10%时，体系就会凝胶，并且合成
过程中需要添加丙酮降低体系黏度。

图 1 蓖麻油含量对 COWPU 薄膜吸水率的影响 [67] 植物油基聚合物具有来源广泛、价格低廉等优
Fig. 1 Effect of castor oil content on water absorption of 点，通过将植物油改性还可以赋予聚合物功能性，
COWPU film [67] 但植物油的产地、批次、气候、品种等因素会导致
植物油的品质参差不齐，给其工业化应用带来一定

综上，蓖麻油的引入一般可以增强聚氨酯的耐 的挑战。即便如此，市场上已经出现越来越多的植
水性、机械性能、热稳定性等 [68] 。但在国内，蓖麻 物油基聚氨酯乳液产品。
油没有大豆油的产量大，并且蓖麻油在生产过程中 2.3 非天然单体的生物基多元醇和生物基异氰酸
会产生有毒物质蓖麻毒素，因此其他植物油基的聚 酯聚氨酯乳液
氨酯乳液也值得关注。 由生物发酵而来的 PDO 制得的 PO3G 已经商业
相较于蓖麻油，其他植物油通常需要经过改性 化，可以替代石油基的 PTMG。LUO 等 [72] 通过无溶
才能用来制备多元醇，然后参与反应。不同改性方 剂法以 2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）为亲水单体合
法不仅会影响大豆油的反应活性，还会最终影响乳 成了 PO3G/PTMG 基的聚氨酯分散体（PUD），合成
液的性能。LOU 等 [69] 通过环氧化大豆油分别与 路径如下所示。生物基的 PO3G 比石油基 PTMG 表
PDO、三羟甲基丙烷和木糖醇反应合成了一系列基 现出优异的柔软性，更高的撕裂强度，更好的热稳
于大豆油的不同羟值的多元醇，考察了大豆油基多 定性。如图 2 所示，与 PTMG 基 PU 膜相比，PO3G
元醇的羟值对水性聚氨酯薄膜机械、热、疏水性能 基 PU 膜的拉伸性能随着生物基含量的增加而降低。