1.本发明涉及聚氨酯技术领域，具体为一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法。
背景技术：
2.聚氨酯，全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，它比pvc发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性。隔热、隔音、抗震、防毒性能良好，因此被广泛用于各个行业。随着时代的发展，人们越来越重视材料使用对环境的影响，而现有的聚氨酯缺乏可降解性，导致对环境的污染问题存在。因此亟需一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法来解决上述问题。
技术实现要素：
3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法来解决上述问题。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯，包括以下比例配比的原料：15～30％聚乙二醇、44～66％聚碳酸酯二醇、15～25％二异氰酸酯、0.05～0.1％催化剂、1～2％扩链剂溶液、8～10％二丁胺、15～30％蒸馏水、1～2％乙二胺和0～10％乙酸乙酯溶剂。
7.优选的，所述扩链剂溶液由乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-戊二胺或2-甲基-1,5-戊二胺、1,6-己二胺、对苯二胺、间苯二胺和n,n
’‑
二甲基-1,3-丙二胺的两种或者多种组合制成。
8.优选的，所述二异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，由苯二甲基二异氰酸酯(ppdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和奈二异氰酸酯(ndi)中的两种或多种的混合制成。
9.本发明要解决的另一技术问题是提供一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
10.(1)反应前部分原料处理：首先称取定量的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇置于可密封的容器内，然后放置到90～105℃的烘箱内加热2～8小时除水。
11.(2)预聚处理步骤：停止加热，在可密封的容器内将二异氰酸酯溶液滴入已经脱水的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇溶液中，待温度降至85～90℃时，再搅拌10～15分钟后，在此温度下反应1～1.5小时后，再加入微量的催化剂，搅拌均匀后将容器密封，控制容器内温度为70～80℃，恒温计时反应2～3小时，最后得到预聚体，保持容器的密封状态对预聚体进行保存。
12.(3)扩链处理步骤：将反应得到的预聚体降温至45～55℃,逐渐滴加入扩链剂溶液
迅速搅拌混合，再升温至60～75℃停止搅拌，同时抽真空脱去气泡，发生扩链反应，待反应3～5小时，再降温至40℃加入二丁胺中和，之后加入蒸馏水强烈搅拌进行乳化分散15～25min，并加入乙二胺进一步扩链，即可制得含碳酸酯结构的聚氨酯。
13.优选的，所述二异氰酸酯放置到0～4的冰箱里低温密封储存。
14.优选的，所述步骤(2)中从二异氰酸酯溶液滴入到加入微量的催化剂的操作和反应过程中，均保持容器内存在适量氮气的状态。
15.优选的，所述步骤(3)中进一步扩链后通过减压真空来脱除丙酮。
16.优选的，所述步骤(3)中若反应过程中的黏度较大需加入乙酸乙酯溶剂使其黏度降低。
17.(三)有益效果
18.与现有技术相比，本发明提供了一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法，具备以下有益效果：
19.1、该含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法，通过对聚氨酯主要生产原料中聚乙二醇的大量替换成聚碳酸酯二醇，利用聚碳酸二醇本身的特性来在保证聚氨酯基本性能的条件下，还增加了聚氨酯的可降解性，有利于对环境的保护。
20.2、该含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯及其制备方法，通过聚乙二醇和聚碳酸酯二醇的适量调配，能够在不同的使用需求下让聚氨酯制造注重于不同的性能，让聚氨酯能够根据使用需求调配其性能，增加其泛用性。
具体实施方式
21.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一：一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯，包括以下比例配比的原料：15％聚乙二醇、66％聚碳酸酯二醇、15％二异氰酸酯、0.05％催化剂、1％扩链剂溶液、8％二丁胺、15％蒸馏水、1％乙二胺和5％乙酸乙酯溶剂。
23.扩链剂溶液由乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-戊二胺或2-甲基-1,5-戊二胺、1,6-己二胺、对苯二胺、间苯二胺和n,n
’‑
二甲基-1,3-丙二胺的两种或者多种组合制成。
24.二异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，由苯二甲基二异氰酸酯(ppdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和奈二异氰酸酯(ndi)中的两种或多种的混合制成。
25.一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
26.(1)反应前部分原料处理：首先称取定量的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇置于可密封的容器内，然后放置到90℃的烘箱内加热2小时除水，二异氰酸酯放置到0的冰箱里低温密封储存。
27.(2)预聚处理步骤：停止加热，从冰箱内取出的二异氰酸酯，在可密封的容器内将二异氰酸酯溶液滴入已经脱水的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇溶液中，待温度降至85℃时，再搅拌10分钟后，在此温度下反应1小时后，再加入微量的催化剂，搅拌均匀后将容器密封，控制容器内温度为70℃，恒温计时反应2小时，在从二异氰酸酯溶液滴入到加入微量的催化剂
的操作和反应过程中，均保持容器内存在适量氮气的状态，最后得到预聚体，保持容器的密封状态对预聚体进行保存。
28.(3)扩链处理步骤：将反应得到的预聚体降温至45℃,逐渐滴加入扩链剂溶液迅速搅拌混合，再升温至60℃停止搅拌，同时抽真空脱去气泡，发生扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入乙酸乙酯溶剂使其黏度降低，待反应3小时，再降温至40℃加入二丁胺中和，之后加入蒸馏水强烈搅拌进行乳化分散15min，并加入乙二胺进一步扩链，进一步扩链后通过减压真空来脱除丙酮，即可制得含碳酸酯结构的聚氨酯。
29.本实施例通过大量地聚碳酸酯二醇来替代聚乙二醇，让制造出来的聚氨酯保留基本性能的同时，整体特性更偏向于聚碳酸酯二醇所体现的性能，并大幅增加聚氨酯的可降解性，从而提高对环境的保护作用。
30.实施例二：一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯，包括以下比例配比的原料：30％聚乙二醇、44％聚碳酸酯二醇、25％二异氰酸酯、0.1％催化剂、2％扩链剂溶液、10％二丁胺、30％蒸馏水、2％乙二胺和10％乙酸乙酯溶剂。
31.扩链剂溶液由乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-戊二胺或2-甲基-1,5-戊二胺、1,6-己二胺、对苯二胺、间苯二胺和n,n
’‑
二甲基-1,3-丙二胺的两种或者多种组合制成。
32.二异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，由苯二甲基二异氰酸酯(ppdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和奈二异氰酸酯(ndi)中的两种或多种的混合制成。
33.一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
34.(1)反应前部分原料处理：首先称取定量的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇置于可密封的容器内，然后放置到105℃的烘箱内加热8小时除水，二异氰酸酯放置到4的冰箱里低温密封储存。
35.(2)预聚处理步骤：停止加热，从冰箱内取出的二异氰酸酯，在可密封的容器内将二异氰酸酯溶液滴入已经脱水的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇溶液中，待温度降至90℃时，再搅拌15分钟后，在此温度下反应1.5小时后，再加入微量的催化剂，搅拌均匀后将容器密封，控制容器内温度为80℃，恒温计时反应3小时，在从二异氰酸酯溶液滴入到加入微量的催化剂的操作和反应过程中，均保持容器内存在适量氮气的状态，最后得到预聚体，保持容器的密封状态对预聚体进行保存。
36.(3)扩链处理步骤：将反应得到的预聚体降温至55℃,逐渐滴加入扩链剂溶液迅速搅拌混合，再升温至75℃停止搅拌，同时抽真空脱去气泡，发生扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入乙酸乙酯溶剂使其黏度降低，待反应5小时，再降温至40℃加入二丁胺中和，之后加入蒸馏水强烈搅拌进行乳化分散25min，并加入乙二胺进一步扩链，进一步扩链后通过减压真空来脱除丙酮，即可制得含碳酸酯结构的聚氨酯。
37.本实施例通过小量地聚碳酸酯二醇来替代聚乙二醇，提高了聚氨酯的整体性能，以供在长久使用的需求下，保证聚氨酯使用的耐久性，并保证聚氨酯具备一定程度的降解性，避免污染环境问题的出现。
38.实施例三：一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯，包括以下比例配比的原料：20％聚乙二醇、60％聚碳酸酯二醇、20％二异氰酸酯、0.08％催化剂、1.5％扩链剂溶液、9％二丁胺、20％蒸馏水、1.5％乙二胺和5％乙酸乙酯溶剂。
39.扩链剂溶液由乙二胺、1,3-丙二胺、1,3-戊二胺或2-甲基-1,5-戊二胺、1,6-己二
胺、对苯二胺、间苯二胺和n,n
’‑
二甲基-1,3-丙二胺的两种或者多种组合制成。
40.二异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，由苯二甲基二异氰酸酯(ppdi)、甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和奈二异氰酸酯(ndi)中的两种或多种的混合制成。
41.一种含碳酸酯结构的生物降解聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)反应前部分原料处理：首先称取定量的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇置于可密封的容器内，然后放置到95℃的烘箱内加热5小时除水，二异氰酸酯放置到2的冰箱里低温密封储存。
43.(2)预聚处理步骤：停止加热，从冰箱内取出的二异氰酸酯，在可密封的容器内将二异氰酸酯溶液滴入已经脱水的聚乙二醇和聚碳酸酯二醇溶液中，待温度降至88℃时，再搅拌12分钟后，在此温度下反应1.2小时后，再加入微量的催化剂，搅拌均匀后将容器密封，控制容器内温度为75℃，恒温计时反应2.5小时，在从二异氰酸酯溶液滴入到加入微量的催化剂的操作和反应过程中，均保持容器内存在适量氮气的状态，最后得到预聚体，保持容器的密封状态对预聚体进行保存。
44.(3)扩链处理步骤：将反应得到的预聚体降温至505℃,逐渐滴加入扩链剂溶液迅速搅拌混合，再升温至70℃停止搅拌，同时抽真空脱去气泡，发生扩链反应，若反应过程中的黏度较大需加入乙酸乙酯溶剂使其黏度降低，待反应4小时，再降温至40℃加入二丁胺中和，之后加入蒸馏水强烈搅拌进行乳化分散20min，并加入乙二胺进一步扩链，进一步扩链后通过减压真空来脱除丙酮，即可制得含碳酸酯结构的聚氨酯。
45.本实施例通过平均地让聚碳酸酯二醇来替代聚乙二醇，让制造出来的聚氨酯兼顾性能及可降解性，满足普通使用需求的同时，提高对环境的保护作用。
46.本发明的有益效果是：通过对聚氨酯主要生产原料中聚乙二醇的大量替换成聚碳酸酯二醇，利用聚碳酸二醇本身的特性来在保证聚氨酯基本性能的条件下，还增加了聚氨酯的可降解性，有利于对环境的保护，通过聚乙二醇和聚碳酸酯二醇的适量调配，能够在不同的使用需求下让聚氨酯制造注重于不同的性能，让聚氨酯能够根据使用需求调配其性能，增加其泛用性。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。