1．目的及意义
在过去的几年中，人们对用生物可再生原料代替石油作为塑料材料的合成越来越感兴趣。长期关注石油供应的成本和可用性一直是推动生物质原料可持续发展素之一。特别是, 以植物油通常被用作可再生原料因为这些都是现成的, 通常价格低廉,生物降解, 毒性低, 等等其它优点^[1]。聚氨酯特别适于使用植物油做原料。在整个工业中广泛使用的泡沫、涂料、粘合剂和铸造弹性体中聚氨酯是一种重要的聚合物原料。特别是水性聚氨酯涂料^[2]作为环保性涂料已经获得了实质性的利益^[3]。水性聚氨酯比传统有机溶剂聚氨酯具有明显的优势。具体来说, 水系统比有机的方法更具成本效益, 用水作为溶剂可以减少甚至消除排放有害挥发性有机化合物。近年来以生物质油为原料合成水性聚氨酯已经成为环保型的保护/装饰性涂料的新型研究方向^[4]。到目前为止，在工业和研究中，阴离子型水性聚氨酯都比阳离子更加普遍通常。通常，阴离子聚氨酯通过加入含有羧酸基团的二元醇或多元醇如DMPA^[5]进入到聚合物结构之中。聚氨酯然后被叔胺类^[6]物质如三乙胺中和分散到水中。这样就能用50-60wt%的植物油成功制备阴离子聚氨酯了^[7]。

水性聚氨酯可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和双离子型^[8]。阳离子型水性聚氨酯具有较好的柔韧性、粘结性，且其粒子带正电荷，与空气中粉尘所带的电荷相同，有一定的防尘作用，但耐热、耐水以及力学等方面性能较差^[9]。为了改善其性能，需要对其改性。目前关于阴离子型水性聚氨酯改性的研

究报道较多，包括丙烯酸酯树脂、蓖麻油、环氧树脂、有机硅树脂、有机磷、无机纳米材料^[10] 等改性研究， 而对于阳离子型水性聚氨酯的改性研究方面，仅部分研究者在合成过程中引入丙烯酸酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂或无机纳米材料^[11]，改进其耐水性、耐热性、耐溶剂性、力学性能等。

蓖麻油^[12]作为植物油中的一种，可将其引入到阴离子型水性聚氨酯^[13]中，以提高水性聚氨酯涂膜的耐热、耐磨、柔韧性和耐冲击性等，同时也可以引入到阳离子型水性聚氨酯中，改善阳离子型水性聚氨酯涂膜的部分性能^[14]。蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯，组成蓖麻油的脂肪酸中有 90% 是蓖麻油酸( 9－烯基－12－羟基十八酸)^[15] ，其分子结构中带有羟基，长链非极性脂肪酸链和不饱和的碳碳双键， 碳碳双键可通过氧化进行交联^[16]。经蓖麻油改性的阳离子型水性聚氨酯在力学及耐水性能方面具有很大程度的改善，耐热性能也有所提高 。

本课题将以蓖麻油异佛尔酮二异氰酸酯聚己二酸丁二酯二醇为原料合成水溶性蓖麻油改性阳离子聚氨酯。确定水溶性蓖麻油改性阳离子聚氨酯的生产工艺流程；对生产过程进行工艺衡算；对生产设备进行工艺设计；对车间的公用工程进行设计；确定厂房布置、设备的布置，为工业化生水溶性蓖麻油改性阳离子聚氨酯提供参考

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2. 研究的基本内容与方案

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研究内容：

（1）用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与聚酯二醇（PBA）加上蓖麻油（CO）反应生成蓖麻油改性阳离子水性聚氨酯，运用现代表征和测试技术，对乳液的粒径分布以及改性产物的指标进行测量

（2）确定生产目标，确定工业可行的生产方案。对所需工业生产的生产设备进行设计，对车间厂房进行布置。

研究目标：

（1）阅读相关文献，用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）与聚酯二醇（PBA）加上蓖麻油（CO）反应生成蓖麻油改性阳离子水性聚氨酯，确定合适的反应条件，获得符合性能标准的乳液