專利名稱：：一種聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：二氧化碳是公認(rèn)的"溫室"氣體，也是地球上儲(chǔ)量豐富的一種碳源，但是由于二氧化碳具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，因此難以獲得高效利用，"活化"二氧化碳成為研究的焦點(diǎn)。目前，己有大量研究報(bào)道將二氧化碳和環(huán)氧丙垸二元共聚合制備聚甲基乙撐碳酸酯，聚甲基乙撐碳酸酯是一種全降解的高分乎材料，成本不高，應(yīng)用前景廣闊，聚甲基乙撐碳酸酯可作為阻隔材料、發(fā)泡劑、黏合劑、壓敏膠，以及與天然纖維或無(wú)機(jī)填料等復(fù)合材料，但是二元聚合物聚甲基乙撐碳酸酯的熱性能和機(jī)械性能相對(duì)較差，使得其應(yīng)用范圍受到限制。迄今為止，催化二氧化碳和環(huán)氧化合物的催化劑一般為雙金屬類，本發(fā)明人在已授權(quán)的中國(guó)專利ZL01130099,x中，提供一種負(fù)載型二元羧酸鋅催化劑及其制備方法，該負(fù)載型二元羧酸鋅催化劑可用于催化環(huán)氧化物與二氧化碳進(jìn)行交替共聚反應(yīng)，合成高交替度的聚烷撐碳酸酯。但該負(fù)載型二元羧酸鋅催化劑能否有效催化二氧化碳、環(huán)氧丙烷以及其他單體進(jìn)行多元聚合則是一個(gè)有待研究的新課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱性能和機(jī)械系能都優(yōu)于現(xiàn)有聚甲基乙撐碳酸酯，且制備方法簡(jiǎn)單，制造成本低廉的聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的制備方法。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下方案予以實(shí)現(xiàn)的一種聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，該材料是選擇異氰酸酯作為第三單體，參與到現(xiàn)有的環(huán)氧丙垸與二氧化碳共聚合反應(yīng)中，三元聚合制備得到聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料。擁有雙功能團(tuán)的異氰酸酯具有擴(kuò)鏈、微交聯(lián)的作用，可對(duì)制備所得聚合物進(jìn)行化學(xué)改性，從而提高聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的機(jī)械性能和熱性能。上述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料中，環(huán)氧丙烷和異氰酸酯的摩爾比為Q0020):1，優(yōu)選50:1。上述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的制備方法，該方法是先將環(huán)氧丙烷、異氰酸酯和催化劑置于反應(yīng)釜中，然后通入二氧化碳，發(fā)生聚合反應(yīng)，制備得到聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料。上述環(huán)氧丙烷和異氰酸酯的用量比為(200~20):1(摩爾比)，優(yōu)選50:1。上述催化劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)氧丙烷和二氧化碳聚合生成聚甲基乙撐碳酸酯所常用任何一種催化劑，如負(fù)載型的戊二酸鋅，希夫堿金屬配合物，卟啉金屬配合物、負(fù)載型二元羧酸鋅或稀土配位催化劑等等。上述催化劑優(yōu)選本發(fā)明人制備的負(fù)載型二元羧酸鋅，有關(guān)該催化劑及其制備方法已經(jīng)在中國(guó)專利ZL01130099.x中記敘。異氰酸酯是異氰酸的各種酯的總稱，上述制備方法中，異氰酸酯可采用任何一種本領(lǐng)域技術(shù)人員所常用的異氰酸酯，優(yōu)選二苯基甲垸二異氰酸酯、苯基異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯。上述制備方法中，聚合反應(yīng)的條件為聚合溫度為6080°C，壓力為3.07.0MPa，聚合時(shí)間為830小時(shí)；聚合反應(yīng)條件優(yōu)選聚合溫度為80°C，壓力為5JMPa，聚合時(shí)間為15小時(shí)。上述方法制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，該聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的分子量為5，0000100,0000。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.本發(fā)明采用二氧化碳、環(huán)氧丙垸和異氰酸酯在催化劑的作用下聚合得到聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，該聚合物為可降解塑料，由于三元共聚體系中加入了雙官能團(tuán)的異氰酸酯，可以達(dá)到擴(kuò)鏈和微交聯(lián)作用，對(duì)制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯進(jìn)行化學(xué)改性，使得該聚合物的機(jī)械性能和熱性能均高于二元共聚物——聚甲基乙撐碳酸酯材料，拓寬了二氧化碳全降解塑料聚甲基乙撐碳酸酯的應(yīng)用范圍；2.本發(fā)明將負(fù)載型二元羧酸鋅應(yīng)用于二氧化碳、環(huán)氧丙烷和異氰酸酯的三元共聚體系，其催化效率可達(dá)到87.31gpolymer/gcat.，制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的分子量為5，0000100，0000;3.本發(fā)明原料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，為二氧化碳塑料的工業(yè)化應(yīng)用開(kāi)拓了新的途徑。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地描述，但具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何限定。將催化劑和異氰酸酯置入高壓釜中，將該高壓釜常溫下抽真空，然后將環(huán)氧丙烷也放入高壓釜中，并向高壓釜中通入二氧化碳，加熱，啟動(dòng)攪拌，調(diào)節(jié)二氧化碳?jí)毫头磻?yīng)溫度，進(jìn)行聚合反應(yīng)；聚合反應(yīng)結(jié)束后，釋放二氧化碳，并將高壓釜內(nèi)的聚合產(chǎn)物取出，該聚合產(chǎn)物即為聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，將聚合產(chǎn)物置于鼓風(fēng)烘箱中，IO(TC下烘至少24小時(shí)，直至衡重，然后將烘干至恒重的聚合產(chǎn)物放入平板硫化機(jī)中，10。C下壓3min直接成型；將所得成型的共聚物裁成25rtimxlttimx4mm的標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。實(shí)施例17給出上述制備方法中，不同異氰酸酯和環(huán)氧丙垸的摩爾比、聚合反應(yīng)條件等參數(shù)下，制備所得象氨酯甲基乙撐碳酸酯，具體如表l所示，同時(shí)對(duì)實(shí)施例17制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料進(jìn)行力學(xué)性能和熱性能的測(cè)試，結(jié)果如表l所示。表l各實(shí)施例聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的反應(yīng)參數(shù)及性能測(cè)定<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1可以看出，實(shí)施例2~7制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料均具有較好的熱性能以及力學(xué)性能，其中5當(dāng)反應(yīng)溫度為8(TC時(shí)，聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的產(chǎn)率以及各性能均好于其余溫度；當(dāng)反應(yīng)溫度為80'C，環(huán)氧丙垸與異氰酸酯的摩爾比為50:l時(shí)，聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的產(chǎn)率最高其力學(xué)性能和熱性能也最好。實(shí)施例1是未加入異氰酸酯的二元聚合反應(yīng)，對(duì)比可見(jiàn)，所得到的三元聚合物的機(jī)械性能和熱性能都要優(yōu)于聚甲基乙撐碳酸酯。權(quán)利要求1、一種聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，其特征在于該材料是由二氧化碳、環(huán)氧丙烷和異氰酸酯共聚合制備而得。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，其特征在于所述環(huán)氧丙垸和異氰酸酯的摩爾比為200~加1。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料，其特征在于所述環(huán)氧丙垸和異氰酸酯的摩爾比為50:1。4、一種權(quán)利要求1所述聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料的制備方法，其特征在于該方法是先將環(huán)氧丙垸、異氰酸酯和催化劑置于反應(yīng)釜中，然后逋入二氧化碳，發(fā)生聚合反應(yīng)，從而制備得到聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于所述催化劑為負(fù)載型的戊二酸鋅、希夫堿金屬配合物、卟啉金屬配合物、負(fù)載型二元羧酸鋅或稀土配位催化劑。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述制備方法，其特征在于所述催化劑為負(fù)載型二元羧酸鋅。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在子所述異氰酸酯為二苯基甲垸二異氰酸酯、苯基異氰酸酯或申苯二異氰酸酯。8、根據(jù)要求4所述制備方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)的溫度為6080。C，壓力為^07:0MPa,聚合時(shí)間為830小時(shí)。9、根據(jù)要求8所述制備方法；其特征在于所述聚合反應(yīng)的溫度為8(TC，壓力為5,2MPa，聚合時(shí)間為15小時(shí)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)一種聚氨酯甲基乙撐碳酸酯材料及其制備方法，該材料是由二氧化碳、環(huán)氧丙烷和異氰酸酯共聚合制備而得。本發(fā)明向二氧化碳和環(huán)氧丙烷的共聚體系中加入了雙官能團(tuán)的異氰酸酯，可以達(dá)到擴(kuò)鏈和微交聯(lián)作用，對(duì)制備所得聚氨酯甲基乙撐碳酸酯進(jìn)行化學(xué)改性，使得該聚合物的機(jī)械性能和熱性能均高于二元共聚物——聚甲基乙撐碳酸酯材料，拓寬了聚甲基乙撐碳酸酯的應(yīng)用范圍。本發(fā)明將負(fù)載型二元羧酸鋅應(yīng)用于二氧化碳、環(huán)氧丙烷和異氰酸酯的三元共聚體系，其催化效率可達(dá)到87.31g/gcat.。本發(fā)明原料成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，為二氧化碳塑料的工業(yè)化應(yīng)用開(kāi)拓了新的途徑。文檔編號(hào)C08G64/38GK101597376SQ20091004104公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年7月10日優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日發(fā)明者吳靜姝,孟躍中,王拴緊,敏肖,虎賀,韓東梅申請(qǐng)人:中山大學(xué)