使用脲的梯度進料來制造聚氨基甲酸酯的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚氨基甲酸酯的制造方法、其反應產物以及用于執行所述方法的設 備。
【背景技術】
[0002] 聚氨基甲酸酯是由一連串有機單元與氨基甲酸酯鍵構成的聚合物。聚氨基甲酸酯 可以使用異氰酸酯作為起始物質制得。然而，痕量殘余異氰酸酯引發了健康和安全問題。作 為一個替代方案，已經使用多元醇和氨基甲酸甲酯作為起始物質制得聚氨基甲酸酯。然而， 氨基甲酸甲酯也引發了健康和安全問題。仍然存在對如下替代性聚氨基甲酸酯制造方法的 需要，其提供適用于各種應用同時將健康和安全問題降到最低的聚氨基甲酸酯。
【發明內容】
[0003] 本發明是聚氨基甲酸酯的制造方法、其反應產物以及用于執行所述方法的設備。
[0004] 在一個實施例中，本發明提供一種用于制造聚氨基甲酸酯的方法，所述方法包含： 提供呈液體形式的脲;將所述呈液體形式的脲以既約梯度曲線添加到多元醇中，從而形成 聚氨基甲酸酯產物。
【附圖說明】
[0005] 出于說明本發明的目的，在附圖中示出了例示性形式;然而，應了解，本發明不限 于所示精確排列和儀器。
[0006] 圖1是展示用于操作本發明方法的設備的實施例的方塊流程圖；并且
[0007] 圖2是展示反應器中的脲的質量隨時間而變的曲線圖。
【具體實施方式】
[0008] 本發明是聚氨基甲酸酯的制造方法、其反應產物以及用于執行所述方法的設備。
[0009] 根據本發明的用于制造聚氨基甲酸酯的方法包含：提供呈液體形式的脲;和將所 述呈液體形式的脲以既約梯度曲線添加到多元醇中，從而形成聚氨基甲酸酯產物。
[0010] 在一個替代性實施例中，本發明進一步提供通過本文中所述的本發明方法的任何 實施例產生的反應產物。
[0011]在另一個實施例中，本發明提供一種用于操作本文中所述的本發明方法的任何實 施例的設備。
[0012] 脲
[0013] 液體形式的脲(或"液體脲"）可以按任何可接受的方式實現。舉例來說，可以將脲 溶解在第一溶劑中。或者，可以使脲熔融。在又一個替代方案中，可以使脲按籠形物形式懸 浮。脲籠形物也可以稱作脲包絡化合物，并且可以具有如《超分子化學》（Supramolecular Chemistry)約翰威利父子公司（John Wiley&Sons)，喬納森w.斯蒂德（Jonathan w. Steed)， 杰瑞L ·阿特伍德（Jerry L· Atwood)，第393-398頁和哈里斯K · D ·Μ· (Harris，K· D ·Μ·)，"脲和 硫脈包絡化合物的基本和應用方面"（Fundamental and Applied Aspects of Urea and Thiourea Inclusion Compounds)，《超分子化學》（Supramol · Chem. )2007，19，47-53中所描 述的結構。
[0014] 液體形式的脲或者可以按液體形式的組合形式存在。
[0015] 在特定實施例中，將脲溶解在水中。在另一個實施例中，可以將脲溶解在兩種或更 多種第一溶劑的混合物中。所述第一溶劑包括有機溶劑。在一個替代性實施例中，將脲溶解 在一種或多種選自水和有機醇的溶劑中。在一個實施例中，脲部分可溶于所述溶劑或溶劑 混合物中。在另一個實施例中，脲完全可溶于所述溶劑或溶劑混合物中。
[0016] 多元醇
[0017] 如本文所用，術語"多元醇"意指具有至少2個--OH官能團的有機分子。如本文所 用，術語"聚酯多元醇"意指多元醇的一個子類，其為具有至少2個醇(一0H)基和至少一個羧 酸酯(c〇 2--c)官能團的有機分子。術語"醇酸樹脂"意指聚酯多元醇的一個子類，其為經脂 肪酸改性的聚酯多元醇，其中至少一個羧酸酯官能團優選地衍生自多元醇的醇性一0H與 (C8-C6Q)脂肪酸的羧基之間的酯化反應。所述多元醇可以是任何多元醇;舉例來說，所述多 元醇可以選自由丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、苯乙烯-丁二烯、飽和聚酯、聚亞烷基多元醇、氨基 甲酸酯、醇酸樹脂、聚醚或聚碳酸酯組成的群組。在一個例示性實施例中，多元醇組分包含 丙烯酸羥乙酯。在另一例示性實施例中，多元醇組分包含甲基丙烯酸羥乙酯。
[0018] 反應混合物可以包含10重量％到100重量％的多元醇;舉例來說，30重量％到70重 量％的多元醇。在一個實施例中，多元醇具有1，2_二醇、1，3_二醇或其組合的功能結構。 [0019]多元醇可以是非環狀的、直鏈或支鏈;環狀并且非芳香族;環狀并且芳香族;或其 組合。在一些實施例中，所述多元醇包含一種或多種非環狀、直鏈或支鏈多元醇。舉例來說， 所述多元醇可以基本上由一種或多種非環狀、直鏈或支鏈多元醇組成。
[0020]在一個實施例中，多元醇基本上由碳、氫和氧原子組成。在另一個實施例中，多元 醇由伯羥基組成。在另一個實施例中，羥基呈1，2和/或1，3構型。出于說明性目的，例示性多 元醇結構示出如下。
[00911
[0022]適用于本發明方法的實施例中的多元醇包括衍生自含羥基的丙烯酸單體單元的 寡聚物或聚合物。合適的單體可以是(但不限于)丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丁 酯、丙烯酸羥基十二烷酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基 丙烯酸羥基十二烷酯、羥丁基乙烯基醚、二乙二醇乙烯基醚以及其組合。適用于實施例中的 多元醇可以通過使至少一個含羥基單體與一個或多個單體反應來制備。合適的單體可以是 (但不限于）乙烯基單體，如苯乙烯；乙烯基醚，如乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、環己基乙烯 基醚;不飽和碳酸和二碳酸的酯，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸 乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸十二烷酯、 順丁烯二酸二甲酯；以及其混合物。
[0023] 適用于本發明方法的某些實施例中的多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。合適 的多元醇包括例如乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、季戊四醇、 山梨醇以及甘露醇。合適的二醇因此包括乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、 五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇、八乙二醇、九乙二醇、十乙二醇、新戊二醇、甘油、1，3_丙二 醇、2,4 -二甲基_2-乙基-己燒-1，3 -二醇、2,2-二甲基-1，2-丙二醇、2 -乙基丁基-1，3-丙 二醇、2_ 乙基_2_ 異丁基_1，3_ 丙二醇、1，3_ 丁 二醇、1，4_ 丁 二醇、1，5_ 戊二醇、1，6_己二醇、 2，2，4-四甲基-1，6-己二醇、硫代二乙醇、1，2-環己烷二甲醇、1，3-環己烷二甲醇、1，4-環己 烷二甲醇、2,2,4_三甲基-1，3-戊二醇、2,2,4_四甲基-1，3-環丁烷二醇、對苯二甲醇、羥基 新戊酸羥基新戊酯、1，10-癸二醇、氫化雙酚A、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇、赤 蘚糖醇、蘇糖醇、二季戊四醇、山梨醇、甘露醇、甘油、二羥甲基丙酸等。
[0024] 適用于本發明中的聚羧酸可以包括(但不限于)鄰苯二甲酸酐或鄰苯二甲酸、順丁 烯二酸酐或順丁烯二酸、反丁烯二酸、