本发明属于化工，具体涉及一种1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术：
1、聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，传统聚氨酯体系下主要采用石化聚醚或聚酯多元醇与异氰酸酯两种主要原料。聚氨酯制品分为发泡制品和非发泡制品两大类，发泡制品有软质、硬质、半硬质聚氨酯泡沫塑料；非发泡制品包括涂料、粘合剂、合成皮革、弹性体和弹性纤维等。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯涂料的用途最为广泛。
2、近年来随着人们环保意识的增强和对自身健康的关注，加上环保条例中对挥发性有机化合物(voc)的排放量以及有害溶剂的含量有严格要求，含有溶剂和有机填料的聚氨酯涂料的应用受到了极大的限制，促使聚氨酯涂料向水性化，粉末化及高固体份的方向发展。其中，水性聚氨酯涂料以水为分散介质，因具有安全无毒，无溶剂挥发，环境友好，耐水性好等特点而受到涂料界的高度重视。发展水性聚氨酯涂料成为近年来聚氨酯涂料领域的热点之一。但是，现有的水性聚氨酯涂料，多以石油做原料制备多元醇，需要消耗大量的石油资源，且用石油制备多元醇存在工艺复杂、污染严重等问题。天然油脂是目前公认的也是唯一可以再生的石油替代品，而天然油脂中又以植物油的性能最为理想。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料及其制备方法，通过植物油多元醇用开环试剂将植物油分子引入到聚氨酯材料中，不仅可以解决石油资源短缺及环境污染等问题，还可以提高植物油产品的附加值。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明第一个方面在于提供一种1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，包括以下重量份数的原料：植物油多元醇100份，异氰酸酯40-75份，有机溶剂30-40份，离子液体催化剂0.1-2份，阻燃剂10-20份，亲水扩链剂10-30份，中和剂10-30份，去离子水20-40份。
4、在一些实施方式中，植物油多元醇选自橄榄油多元醇、花生油多元醇、菜籽油多元醇、棉籽油多元醇、大豆油多元醇、椰子油多元醇、棕榈油多元醇、芝麻油多元醇、玉米油多元醇、葵花籽油多元醇中的至少一种；植物油多元醇羟值为160-200mgkoh/g。
5、优选地，植物油多元醇为大豆油多元醇。
6、需要说明的是，植物油多元醇可以选择fh-3170和fhb-195(生产厂家：张家港市飞航科技有限公司)。
7、在一些实施方式中，异氰酸酯为1,5-二异氰酸根戊烷；有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、正己烷、四氢呋喃、四氯化碳中的至少一种。
8、优选地，有机溶剂为丙酮。
9、在一些实施方式中，离子液体催化剂选自吡啶型离子液体催化剂、咪唑型离子液体催化剂、长链脂肪胺型离子液体催化剂中的至少一种；离子液体催化剂包括阴离子和阳离子。
10、需要说明的是，本发明选择了含有叔胺和季铵盐结构的离子液体催化剂，是因为催化剂中的叔胺结构可以起到缩小空间位置和活化羟基的催化作用，但是对异氰酸酯分子活性的催化作用较低，而季铵结构可以通过与异氰酸酯中的氧作用，起到活化作用，进一步克服中和剂在聚合反应中活性较差、反应速率低以及体系不均一导致材料性能差的问题；而季铵n正离子与叔胺n之间2或3个碳连接效果较好，因此选择吡啶型离子液体催化剂、咪唑型离子液体催化剂或长链脂肪胺型离子液体催化剂。
11、在一些实施方式中，阴离子选自布朗斯特碱，选自二氰胺根、六氟磷酸根、四氟化硼离子、双三氟甲磺酰亚胺根中的至少一种；
12、优选地，布朗斯特碱为二氰胺根。
13、在一些实施方式中，阳离子选自以下结构式ca-1、ca-2、ca-3、ca-4、ca-5、ca-6、ca-8、ca-9、cb-1、cb-2、cb-3、cb-4、cb-5、cb-6、cb-7、cb-8、cb-9、cb-10中的至少一种，
14、
15、优选地，离子液体催化剂中的阳离子为cb-5。
16、在一些实施方式中，阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、阻燃剂pyrol99、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯、双(4-羟基苯基)苯基氧化膦、酪蛋白中的至少一种；
17、优选地，阻燃剂为阻燃剂pyrol99。
18、中和剂选自三乙胺、二甲基乙醇胺、n,n-二甲基环己胺中的至少一种。
19、在一些实施方式中，亲水扩链剂为二羟基半酯；二羟基半酯由三元醇和二元酸酸酐制得；其中三元醇为甘油，二元酸酸酐选自邻苯二甲酸酐、1,2-环己二酸酐、降冰片烯二酸酐、环戊烷-1,2-二甲酸酐中的至少一种。
20、需要说明的是，本发明中采用了由三元醇和二元酸酸酐制得的二羟基半酯，可以向聚氨酯内引入环状结构，从而提高材料的力学性能。
21、本发明第二个方面在于提供一种1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
22、s1：将植物油多元醇、异氰酸酯、有机溶剂、阻燃剂和离子液体催化剂混合反应，得到预聚体混合液；
23、s2：将亲水扩链剂加入预聚体混合液中，反应得到聚合体混合液；
24、s3：待聚合体混合液降温后加入中和剂，然后加入去离子水乳化形成聚氨酯乳液；
25、s4：将聚氨酯乳液减压蒸馏去除有机溶剂后即得。
26、在一些实施方式中，s1中混合反应温度为40-70℃，混合反应时间为1-3h；s2中反应温度为40-70℃，反应时间为2-5h；s3中降温至温度为20-30℃。
27、本发明包含以下有益效果：
28、1、本发明采用特定羟值的植物油多元醇为原料，搭配生物质来源的异氰酸酯和离子液体催化剂，该配方体系和催化体系可以增加涂料中生物碳的含量，高生物碳含量可以减少环境污染以及解决石油资源短缺的问题，大大提高了植物油产品的附加值。
29、2、本发明制备得到的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料相比传统的聚氨酯涂料，不但拥有良好的粘结性能和力学性能，且无需使用石油等不可再生资源进一步降低了涂料的生产成本，适合工业化生产。
1.一种1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：植物油多元醇100份，异氰酸酯40-75份，有机溶剂30-40份，离子液体催化剂0.1-2份，阻燃剂10-20份，亲水扩链剂10-30份，中和剂10-30份，去离子水20-40份。
2.根据权利要求1所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述植物油多元醇选自橄榄油多元醇、花生油多元醇、菜籽油多元醇、棉籽油多元醇、大豆油多元醇、椰子油多元醇、棕榈油多元醇、芝麻油多元醇、玉米油多元醇、葵花籽油多元醇中的至少一种；所述植物油多元醇羟值为160-200mgkoh/g。
3.根据权利要求1所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为1,5-二异氰酸根戊烷；所述有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、正己烷、四氢呋喃、四氯化碳中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述离子液体催化剂选自吡啶型离子液体催化剂、咪唑型离子液体催化剂、长链脂肪胺型离子液体催化剂中的至少一种；所述离子液体催化剂包括阴离子和阳离子。
5.根据权利要求4所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述阴离子选自二氰胺根、六氟磷酸根、四氟化硼离子、双三氟甲磺酰亚胺根中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述阳离子选自以下结构式ca-1、ca-2、ca-3、ca-4、ca-5、ca-6、ca-8、ca-9、cb-1、cb-2、cb-3、cb-4、cb-5、cb-6、cb-7、cb-8、cb-9、cb-10中的至少一种，
7.根据权利要求1所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、阻燃剂pyrol99、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯、双(4-羟基苯基)苯基氧化膦、酪蛋白中的至少一种；
8.根据权利要求1所述的1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟基半酯；二羟基半酯由三元醇和二元酸酸酐制得；其中，三元醇为甘油，二元酸酸酐选自邻苯二甲酸酐、1,2-环己二酸酐、降冰片烯二酸酐、环戊烷-1,2-二甲酸酐中的至少一种。
9.一种权利要求1-7任一项所述1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述1，5-二异氰酸根戊烷-聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述s1中，混合反应温度为40-70℃，混合反应时间为1-3h；所述s2中，反应温度为40-70℃，反应时间为2-5h；所述s3中，降温至温度为20-30℃。
