一種聚氨酯材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚氨酯材料及其制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯，全稱為聚氨基甲酸酯（PU)，是主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯基團(tuán)（NHCOO) 的一類聚合物，可廣泛用于制造橡膠、塑料、膠粘劑、涂料、生物醫(yī)用材料等。
[0003] 目前，聚氨酯大二是由有機(jī)二異氰酸酯或二異氰酸酯與二羥基或二羥基化合物加 聚而成。然而，異氰酸酯本身具有較強(qiáng)的毒性，在其生產(chǎn)和使用過程中會給操作人員和環(huán) 境造成極大的危害，同時異氰酸酯自身的細(xì)胞毒性問題也影響了該類材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 的應(yīng)用。另外，聚氨酯的生產(chǎn)工藝比較長，所使用的有機(jī)助劑比較二，嚴(yán)重浪費了資源、能源 等，極大地制約了聚氨酯工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
[0004] 因此，有必要提供一種環(huán)境友好型聚氨酯材料及其制備方法，避免使用異氰酸酯 所帶來的環(huán)境污染問題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種聚氨酯材料及其制備方法和應(yīng) 用。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式 (I)所示：
【主權(quán)項】
1. 一種聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數(shù)，R1為如式（II)所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亞烷基或C 4_7(|的環(huán)烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環(huán)烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b為聚合度，m，η分別為5-50的自然數(shù)，a為 5-35的自然數(shù)，b為20-160的自然數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料的分子量為 30000-90000。
3. -種聚氨酯材料的制備方法，包括以下步驟： (1)預(yù)聚：取如式（V )或式（VI)所示的聚二元醇或取如式（W )所示的聚二元胺， 將所述聚二元醇或聚二元胺與N'N-羰基二咪唑按摩爾比1:1. 1-1. 5溶解在溶劑中，加入催 化劑，在反應(yīng)溫度為35-150°C下進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)2-5h，得到預(yù)聚物，所述預(yù)聚物為醋基咪挫 或氨基甲酰咪唑；
式（V )、式（VI)和式（W )中，m，n，a和b為聚合度，m，η分別為5-50的自然數(shù)，a 為5-35的自然數(shù)，b為20-160的自然數(shù)； (2)擴(kuò)鏈：待步驟（1)所述反應(yīng)溫度降至室溫后，在步驟（1)所述酯基咪唑預(yù)聚物中加 入小分子二元胺作擴(kuò)鏈劑，或在步驟（1)所述氨基甲酰咪唑預(yù)聚物中加入小分子二元醇作 擴(kuò)鏈劑，在反應(yīng)溫度為35-55?下進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)l_5h，停止反應(yīng)，得到聚氨酯材料，其中，所 述擴(kuò)鏈劑與所述聚二元醇或聚二元胺的摩爾比為〇. 1-0. 5:1，所述聚氨酯材料的化學(xué)結(jié)構(gòu) 式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數(shù)，R1為如式（II)所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亞烷基或C 4_7(|的環(huán)烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環(huán)烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b為聚合度，m，η分別為5-50的自然數(shù)，a為 5-35的自然數(shù)，b為20-160的自然數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述聚二元醇或聚二元胺的分子 量為 1000-7000。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟⑵中所述小分子二元胺為C 1(|__的亞 烷基或環(huán)烷基二胺，所述小分子二元醇為Cichic?的亞烷基或環(huán)烷基二醇。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（2)中所述擴(kuò)鏈劑的分子量為 100-1000〇
7. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述催化劑為辛酸亞錫。
8. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述溶劑為甲苯、N，N-二甲基甲 酰胺、N，N-乙甲基甲酰胺和丁酮中的一種或多種。
9. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（2)中，所述擴(kuò)鏈反應(yīng)為梯度反應(yīng)，具體 為：先在35-40°C下反應(yīng)l_2h，再在40-48°C下反應(yīng)l_2h，最后在50-55°C下反應(yīng)l_2h。
10. -種聚氨酯材料在制造橡膠、塑料、膠粘劑、涂料、生物醫(yī)用材料中的應(yīng)用，其特征 在于，所述聚氨酯材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數(shù)，R1為如式Ui )所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亞烷基或C 4_7(|的環(huán)烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環(huán)烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b為聚合度，m，η分別為5-50的自然數(shù)，a為 5-35的自然數(shù)，b為20-160的自然數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚氨酯材料及其制備方法，所述聚氨酯材料是由聚二元醇或聚二元胺與過量N`,N-羰基二咪唑先通過預(yù)聚反應(yīng)得到被咪唑基團(tuán)兩端封閉的預(yù)聚物，再通過預(yù)聚物兩端的咪唑基團(tuán)分別與小分子二元胺或小分子二元醇經(jīng)擴(kuò)鏈反應(yīng)得到目標(biāo)聚氨酯材料。得到的聚氨酯材料純度高，其分子量為30000-90000。本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)的聚氨酯合成工藝，采用N`,N-羰基二咪唑替代毒性強(qiáng)的異氰酸酯，有效避免了在聚氨酯生產(chǎn)過程中采用異氰酸酯所帶來的環(huán)境污染和對人體的傷害。
【IPC分類】C08G71-04
【公開號】CN104629046
【申請?zhí)枴緾N201410836479
【發(fā)明人】阮長順, 馬宇飛, 李玉筱, 蔣立新, 潘浩波
【申請人】深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月29日