可逆多元醇和含有该可逆多元醇的产品的制作方法

本发明涉及狄尔斯阿尔德(diels alder)多元醇(da多元醇)、包含该da多元醇的聚合物组合物以及包含该da多元醇的聚合物组合物作为涂料、粘合剂、密封剂、弹性体或复合材料的用途。

背景技术：

1、聚氨酯是由在异氰酸酯与醇(oh)反应物之间形成的氨基甲酸酯键形成的一类广泛且通用的聚合物；通常异氰酸酯和醇反应物都具有二或更高的官能度以确保聚合物形成。因此，该醇通常被称为多元醇，并且含有至少二的羟基官能度。根据聚氨酯的预期用途的需要，例如通过选择不同的多元醇和/或异氰酸酯，可以在一定程度上“调节”聚氨酯的性质。另外，聚氨酯可包括脲键，其可增加刚度和耐化学性。聚氨酯已经用于广泛的应用中，诸如泡沫绝缘、汽车座椅、油漆涂料、粘合剂、密封剂、弹性体、复合材料和耐磨涂料。多元醇也用于不同的聚合物体系，诸如例如聚酯、(共)聚酰胺和聚丙烯酸酯。

2、狄尔斯-阿尔德反应(da)化学是公知的，并且相关的逆狄尔斯-阿尔德反应(rda)也是可能的，使得狄尔斯-阿尔德反应可以是可逆的，或可以实现da/rda反应序列。已知一些rda反应在室温下自发发生，但已知其他反应需要热活化或化学活化。

3、最常用的da反应物对之一是呋喃和马来酰亚胺的组合，如下所示：

4、

5、在“thermal-driven self-healing and recyclable waterborne polyurethanefilms based on reversible covalent interaction”(acs sustainablechem.eng.2018,6,14490-14500)中，提供了一种da二醇，其适于掺入聚合物链中，并且特别是水性聚氨酯聚合物中。da二醇将热可逆的da/rda官能团(基于以上所示的呋喃和马来酰亚胺da单元)引入到所制备的聚氨酯中。da二醇的存在被教导为实现热触发的可逆动态共价键，其促进聚合物的表面自愈合。

6、随着全球的资源和原料变得稀缺，并且消费者的环保意识越来越强，对产品回收、修复和循环性的兴趣已经增加。

7、当设计循环产品时，一种选择是用相同类型的材料制造所有产品组件，使得所有组件都可以共同回收。而出于性能原因，不同的材料可能仍然需要用于在产品中提供不同的功能。当产品中的几个组件需要连接时，这就是可以使用粘合剂的地方。因此，当单一类型的材料选择由于最终产品(诸如移动电话、器具、汽车部件)的性能限制或复杂性而无法实现产品循环性时，产品内粘合剂的脱粘可提供将最终产品分解成不同材料类型的解决方案。例如，一种方式是设计可在回收过程中溶解或脱粘并剥离的粘合剂，例如使用水性粘合剂或热熔体。例如，另选的方式是设计粘合剂以在触发时脱粘。几种技术和触发机制是可能的，其中触发机制可以是现有回收过程的部分或额外的外部触发机制。本发明涉及提供在受到触发时脱粘的粘合剂(以及其他)。

8、类似地，涂料可从基材上剥离以分离不同的材料，用于回收纯材料流。并且复合树脂可从增强纤维材料上剥离，以潜在地重新使用纤维并回收树脂。

9、附加地，对于复杂产品的修复，有利的是剥离需要修复或替换的此类产品的特定部分。这防止了整个产品的丢弃，并且通过延长寿命来减少浪费。本发明的可逆技术实现了可修复性设计。

10、基于各种聚合物类型的粘合剂是可用的。良好的粘合剂必须具有良好的机械性质和对基材的粘附性。然而，哪些性质被认为是良好的可能基于预期的最终用途和基材材料而不同。因此，许多不同的粘合剂聚合物制剂是可用的。聚氨酯提供具有从软粘合剂到硬粘合剂的设计灵活性、具有各种极性和粘合强度、各种交联密度和结晶度水平的多功能化学物质。聚氨酯粘合剂可粘结多种基材，包括木材、金属和塑料。因此，聚氨酯聚合物粘合剂可用于非常广泛范围的应用中。然而，聚氨酯聚合物粘合剂的当前使用存在缺点。然而，用螺栓固定在一起的两种不同的基材可以被拧开并分离以重新使用或回收，粘合剂通常不能在其使用寿命结束时容易地从基材上分离。因此，聚合物粘合剂的使用高度限制了粘附基材的可回收性。提供既坚固又在使用后可脱粘的粘合剂对于基材的重新使用和回收速率将是高度有益的，特别是那些作为多层材料和多材料结构部分的基材。类似的易于重新使用和回收益处对于聚氨酯涂料也是有用的，其中该涂料被施用到其粘附或粘结的表面上。典型地，聚氨酯涂料组合物可提供表面保护和/或装饰涂料，其可施用到基材上并允许干燥或固化以形成连续的保护和/或装饰层。此类涂料可施用到多种基材上，包括金属、木材、塑料和石膏。所形成的膜的重要性质包括硬度和耐水性(即，耐水解性)。

11、类似的回收益处和易于重新使用对于复合材料和复合材料结构也将是有价值的。在此类复合材料中，典型的纤维是玻璃、碳和芳族聚酰胺或天然纤维，如亚麻或竹，其用于增强粘结剂树脂；粘结剂树脂合适地为聚合物，诸如例如聚氨酯、环氧树脂和聚酯。复合材料通常用于大型结构中，其热固性粘结剂树脂不能熔化回收(因为它们不是热塑性的)，并且废物处理是困难的。因此，期望提供其中增强纤维和粘结剂树脂可容易地变得可分离以便重新使用和/或回收的复合材料。

12、聚氨酯弹性体通常被浇铸成型，并且特别是交联结构不能重复使用或回收。此外，导致结构中的裂纹的损坏或老化导致材料的失效。因此，需要提供可更容易地重新使用、修复和/或回收的弹性体。

13、此外，可以容易地从所施用的涂料、粘合剂、密封剂、弹性体或复合材料上脱粘而不损坏基材的基材提供了基材的更容易重新使用和回收。因此，需要提供可以容易地从基材的表面脱粘的涂料、粘合剂、密封剂、弹性体和/或复合材料。附加地，此类涂料、粘合剂、密封剂、弹性体和复合材料可通过提供自愈合性质而有助于基材的耐久性，或有助于根据需要脱粘的循环性和复合材料/部件(特别是作为多层材料和多材料结构的部分的那些)的可回收性。

14、理想地，为了使粘合剂可逆，当施用一定的刺激时，粘合剂的聚合物结构应当能够“瓦解”或脱粘。由于通常可在两种基材之间提供粘合剂，溶剂或uv光可能难以到达。因此，引起脱粘的最方便的刺激本质上可以是热的。因此，粘合剂聚合物中存在的热触发的da/rda反应可提供将方便的粘结/脱粘官能团引入到聚合物粘合剂(特别是聚氨酯聚合物粘合剂)中的合适方式，从而允许容易地移除粘合剂以及重新使用和回收改进。然而，已经发现，上述基于呋喃和马来酰亚胺的da二醇一旦掺入聚氨酯聚合物中，就不能为聚合物提供适合用作粘合剂的物理和机械性质。

15、本发明提供了包含二聚体脂肪残基的da多元醇。da多元醇中脂肪二聚体残基的存在为由da多元醇制备的聚氨酯聚合物提供了如涂料、粘合剂、密封剂、弹性体和复合材料所需的允许回收和易于重新使用的性质，并且特别是当粘附的涂料、粘合剂、密封剂、弹性体或复合材料从基材上脱粘时可有助于基材和/或涂料、粘合剂、密封剂、弹性体或复合材料的回收和重新使用。附加地，由da多元醇制备的聚氨酯中包含二聚体脂肪残基的da多元醇的存在也可提供期望的固有自愈合性质，这对于在产品被回收或重新使用之前实现产品的使用寿命(特别是涂料、弹性体和复合材料)的长寿是期望的。

技术实现思路