一種聚氨酯材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種聚氨酯材料及其制備方法和應 用。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯，全稱為聚氨基甲酸酯（PU)，是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團（NHCOO) 的一類聚合物，可廣泛用于制造橡膠、塑料、膠粘劑、涂料、生物醫用材料等。
[0003] 目前，聚氨酯大二是由有機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的毒性，在其生產和使用過程中會給操作人員和環 境造成極大的危害，同時異氰酸酯自身的細胞毒性問題也影響了該類材料在生物醫學領域 的應用。另外，聚氨酯的生產工藝比較長，所使用的有機助劑比較二，嚴重浪費了資源、能源 等，極大地制約了聚氨酯工業生產的可持續發展。
[0004] 因此，有必要提供一種環境友好型聚氨酯材料及其制備方法，避免使用異氰酸酯 所帶來的環境污染問題等。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種聚氨酯材料及其制備方法和應 用。
[0006] 第一方面，本發明提供了一種聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的化學結構式如式 (I)所示：
【主權項】
1. 一種聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料的化學結構式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數，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(|的環烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環烷基或如式 (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，a為 5-35的自然數，b為20-160的自然數。
2. 如權利要求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，在反應溫度為35-150°C下進行預聚反應2-5h，得到預聚物，所述預聚物為醋基咪挫 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，a 為5-35的自然數，b為20-160的自然數； (2)擴鏈：待步驟（1)所述反應溫度降至室溫后，在步驟（1)所述酯基咪唑預聚物中加 入小分子二元胺作擴鏈劑，或在步驟（1)所述氨基甲酰咪唑預聚物中加入小分子二元醇作 擴鏈劑，在反應溫度為35-55?下進行擴鏈反應l_5h，停止反應，得到聚氨酯材料，其中，所 述擴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結構 式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數，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(|的環烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環烷基或如式 (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，a為 5-35的自然數，b為20-160的自然數。
4. 如權利要求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 烷基或環烷基二胺，所述小分子二元醇為Cichic?的亞烷基或環烷基二醇。
6. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（2)中所述擴鏈劑的分子量為 100-1000〇
7. 如權利要求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. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（2)中，所述擴鏈反應為梯度反應，具體 為：先在35-40°C下反應l_2h，再在40-48°C下反應l_2h，最后在50-55°C下反應l_2h。
10. -種聚氨酯材料在制造橡膠、塑料、膠粘劑、涂料、生物醫用材料中的應用，其特征 在于，所述聚氨酯材料的化學結構式如式（I )所示：
式（I )中，k為聚合度，k為10-50的自然數，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(|的環烷基，R 2為C 4_7(|的亞烷基、C 4_7(|的環烷基或如式 (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，a為 5-35的自然數，b為20-160的自然數。
【專利摘要】本發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聚反應得到被咪唑基團兩端封閉的預聚物，再通過預聚物兩端的咪唑基團分別與小分子二元胺或小分子二元醇經擴鏈反應得到目標聚氨酯材料。得到的聚氨酯材料純度高，其分子量為30000-90000。本發明改進了傳統的聚氨酯合成工藝，采用N`,N-羰基二咪唑替代毒性強的異氰酸酯，有效避免了在聚氨酯生產過程中采用異氰酸酯所帶來的環境污染和對人體的傷害。
【IPC分類】C08G71-04
【公開號】CN104629046
【申請號】CN201410836479
【發明人】阮長順, 馬宇飛, 李玉筱, 蔣立新, 潘浩波
【申請人】深圳先進技術研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月29日