一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，將濃硫酸和氨基酸在蒸餾水中反應得到離子液體，在一定溫度下液化木材，得到含有多羥基物質的粘稠狀混合物；以粘稠狀混合物和六亞甲基二異氰酸酯為主要原料，辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫為催化劑，在其他輔助材料共同存在的情況下，制備聚氨酯涂料。本發(fā)明以綠色溶劑—離子液體為液化劑液化可再生資源—木材，用液化產物代替市場上的普通多元醇來制備聚氨酯涂料，改變了聚氨酯涂料的主要成分本質上都來源于石油等不可再生資源的現狀。
【專利說明】一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚氨酯涂料制備領域，具體涉及ー種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法。
【背景技術】
[0002]聚氨酯涂料是繼醇酸樹脂之后的最通用的涂料品種。聚氨酯涂料具有弾性好，可低溫固化、潮氣固化，可多季節(jié)施工，低溫、高濕施工性能特點。目前制備聚氨酯涂料的主要原料之一是聚醚多元醇。聚醚多元醇是石油化工產品。
[0003]日益枯竭的石油資源具有不可再生性，使聚氨酯涂料成本較高的同時面臨原料來源問題。
[0004]鑒于此，確有必要尋求ー種新的可再生資源來制備多元醇。該資源可以來自大自然可再生的木材。纖維素、半纖維素等作為木材的主要成份，是含羥基的聚合物。木材的液化產物可以作為聚醚多元醇的替代品，用以制備聚氨酯涂料。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，以綠色溶劑ー離子液體為液化劑液化可再生資源ー木材，用液化產物代替市場上的普通多元醇來制備聚氨酯涂料，改變了聚氨酯涂料的主要成分本質上都來源于石油等不可再生資源的現狀。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法包括以下步驟:離子液體液化劑的合成、離子液體液化木材和聚氨酯涂料的制備。
[0007]所述的離子液體液化劑的合成包括以下步驟:
(1)將硫酸與氨基酸按摩爾比為1:1在10-100°c下反應30-150min，得到無色透明的氨基酸型離子液體水溶液；
(2)將步驟(1)得到的液體中的水分蒸發(fā)后，得到初產物，經真空干燥后得離子液體液化劑。
[0008]所述的氨基酸為丙氨酸、谷氨酸、亮氨酸、天門冬氨酸中的ー種。
[0009]所述的離子液體液化木材包括以下步驟:
(1)將離子液體液化劑與木材按質量比為2-100:1混合攪拌，得到粘稠的固液混合物；
(2)將固液混合物真空過濾分離，并用蒸餾水反復洗滌濾渣，直至濾液呈中性；
(3)將步驟(2)得到的濾渣放入80-100°C的真空干燥箱中干燥至恒重；稱量濾渣，計算液化率；
(4)將步驟(2)得到的濾液用氫氧化鋇溶液中和至弱酸性，過濾后移入旋轉蒸發(fā)器中減壓蒸餾除去其中的水分，并經真空干燥得到木材液化產物。
[0010]所述的木材為松木或杉木。[0011]所述的聚氨酯涂料的制備包括以下步驟:
(1)檢測木材液化產物的羥基含量；
(2)在溶劑的存在下，按-NCO和-OH的摩爾比為2:1稱取六亞甲基二異氰酸酯(HDI)與三羥甲基丙烷在40-100°C下混合反應0.5-4h，得到均勻的液體，即涂料組分A ；
(3)將溶劑、填料、木材液化產物、催化劑和添加劑在室溫下攪拌混合0.5-lh,得到均勻的粘稠物，即涂料組分B ;
(4)將組分A和組分B混合均勻，得到聚氨酯涂料。
[0012]所述的溶劑為二甲苯、丙酮、こ酸丁酯中的ー種或幾種混合物。
[0013]所述的填料為滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化硅、硅酸鈣中的一種或幾種混合物。
[0014]所述的添加劑為二甲基硅油。
[0015]所述的催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫。
[0016]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在干:以綠色溶劑——離子液體為液化劑液化可再生資源——木材，用液化產物代替市場上的普通多元醇來制備聚氨酯涂料，改變了聚氨酯涂料的主要成分本質上都來源于石油等不可再生資源的現狀。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
用離子液體液化木材并以其液化產物制備聚氨酯涂料，包括以下步驟:
步驟1:將一定量的98%的濃硫酸用10倍體積的蒸餾水稀釋后放入反應器中；稱取與H2SO4等物質的量的丙氨酸固體放入上述反應器中，在50°C下攪拌反應2h。將混合液減壓蒸餾除去大部分水分，得到目標離子液體初產物。目標離子液體初產物經真空干燥后可得目標離子液體。
[0018]步驟2:按離子液體與松木的質量比為10:1混合，在100°C下攪拌反應2h，得到粘稠的固液混合物。將固液混合物真空過濾分離，并用蒸餾水反復洗滌濾渣，直至濾液呈中性。將濾液用氫氧化鋇水溶液中和至弱酸性，再經過濾、減壓蒸餾和真空干燥得到木材液化產物。
[0019]步驟3:將12mL的二甲苯、4mL的丙酮和18mL的こ酸丁酯混合作為溶剤，以NCO:0H=2為依據，稱取26.91g的HDI與三羥甲基丙烷放入反應器，在65°C下混合反應2h，得到涂料組分A。
[0020]步驟4:在反應器中加入20mLこ酸丁酷、16.5g滑石粉、ImL辛酸亞錫、4mL 二甲基硅油和27g木材液化產物在室溫下攪拌混合30min，得到涂料組分B。
[0021]步驟5:將組分A和組分B混合均勻，將得到聚氨酯涂料進行涂膜。測得表干時間小于3小吋，實干時間小于I天，涂膜硬度大于H。
[0022]實施例2
用離子液體液化木材并以其液化產物制備聚氨酯涂料，包括以下步驟:
步驟1:將一定量的98%的濃硫酸用10倍體積的蒸餾水稀釋后放入反應器中；稱取與H2SO4等物質的量的丙氨酸固體放入上述反應器中，在30°C下攪拌反應2h。將混合液減壓蒸餾除去大部分水分，得到目標離子液體初產物。目標離子液體初產物經真空干燥后可得目標離子液體。
[0023]步驟2:按離子液體與松木的質量比為20:1混合，在100°C下攪拌反應2h，得到粘稠的固液混合物。將固液混合物真空過濾分離，并用蒸餾水反復洗滌濾渣，直至濾液呈中性。將濾液用氫氧化鋇水溶液中和至弱酸性，再經過濾、減壓蒸餾和真空干燥得到木材液化產物。
[0024]步驟3:將6mL的二甲苯、2mL的丙酮和9mL的こ酸丁酯混合作為溶劑，以NCO:0H=2為依據，稱取13.5g的HDI與三羥甲基丙烷放入反應器，在65°C下混合反應2h，得到涂料組分A。
[0025]步驟4:在反應器中加入24mLこ酸丁酷、1Og滑石粉、0.5mL辛酸亞錫、6mL 二甲基硅油和13.5g木材液化產物在室溫下攪拌混合30min，得到涂料組分B。
[0026]步驟5:將組分A和組分B混合均勻，將得到聚氨酯涂料進行涂膜。測得表干時間小于3小吋，實干時間小于1天，涂膜硬度大于H。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:包括以下步驟:離子液體液化劑的合成、離子液體液化木材和聚氨酯涂料的制備。
2.根據權利要求1所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的離子液體液化劑的合成包括以下步驟: (1)將硫酸與氨基酸按摩爾比為1:1在10-100°C下反應30-150min，得到無色透明的氨基酸型離子液體水溶液； (2)將步驟(1)得到的液體中的水分蒸發(fā)后，得到初產物，經真空干燥后得離子液體液化劑。
3.根據權利要求2所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的氨基酸為丙氨酸、谷氨酸、亮氨酸、天門冬氨酸中的ー種。
4.根據權利要求1所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的離子液體液化木材包括以下步驟: (1)將離子液體液化劑與木材按質量比為2-100:1混合攪拌，得到粘稠的固液混合物； (2)將固液混合物真空過濾分離，并用蒸餾水反復洗滌濾渣，直至濾液呈中性； (3)將步驟(2)得到的濾渣放入80-100°C的真空干燥箱中干燥至恒重；稱量濾渣，計算液化率； (4)將步驟(2)得到的濾液用氫氧化鋇溶液中和至弱酸性，過濾后移入旋轉蒸發(fā)器中減壓蒸餾除去其中的水分，并經真空干燥得到木材液化產物。
5.根據權利要求4所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的木材為松木或杉木。
6.根據權利要求1所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的聚氨酯涂料的制備包括以下步驟: (1)檢測木材液化產物的羥基含量； (2)在溶劑的存在下，按-NCO和-OH的摩爾比為2:1稱取六亞甲基二異氰酸酯與三羥甲基丙烷在40-100°C下混合反應0.5-4h，得到均勻的液體，即涂料組分A ； (3 )將溶劑、填料、木材液化產物、催化劑和添加劑在室溫下攪拌混合0.5-lh，得到均勻的粘稠物，即涂料組分B ； (4)將組分A和組分B混合均勻，得到聚氨酯涂料。
7.根據權利要求6所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的溶劑為二甲苯、丙酮、こ酸丁酯中的ー種或幾種混合物。
8.根據權利要求6所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的填料為滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化硅、硅酸鈣中的ー種或幾種混合物。
9.根據權利要求6所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的添加劑為二甲基硅油。
10.根據權利要求6所述的離子液體液化木材制備聚氨酯涂料的方法，其特征在于:所述的催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫。
【文檔編號】C08G18/64GK103589315SQ201310561752
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】謝紅璐, 黃劍華 申請人:寧德師范學院