一种仲胺树脂的制备方法、聚氨酯及MBBR填料

本发明属于聚氨酯材料的，尤其涉及一种仲胺树脂的制备方法、聚氨酯及mbbr填料。

背景技术：

1、城市污水的产生量大、稳定，且污染程度较轻，对城市污水进行净化处理实现循环利用是解决水危机的途径之一。mbbr处理工艺具有运行灵活简单、工程投资低、净化效果理想以及经济适用等优点，因此被广泛应用于城市污水净化回用中。

2、mbbr处理工艺中，填料的材质、表面粗糙程度以及比表面积等性能会直接影响微生物附着、生长以及生物膜的形成，进而影响污水的处理效果。根据材料，可将mbbr填料分为无机高分子材料、有机高分子材料以及天然可降解高分子生物材料。其中，由于有机高分子材料成本低，且在材质、密度、强度以及比重等方面明显优于无机高分子材料，因而被广泛应用于mbbr填料中。但是，由聚丙烯、聚乙烯或聚氨酯等有机高分子材料制备得到的mbbr填料的耐磨性差且亲水性低，对污水处理效果带来了较大的不利影响，局限性较大。

技术实现思路

1、为了获得一种具有良好的力学性能、耐磨性能以及亲水性能的mbbr填料，本发明提供了一种仲胺树脂的制备方法、聚氨酯及mbbr填料。

2、第一方面，本发明提供的一种仲胺树脂的制备方法采用以下的技术方案：

3、一种仲胺树脂的制备方法，该制备方法包括：采用结构如式(1)所示的化合物a与二氨基化合物进行micheal反应，得到所述仲胺树脂；

4、

5、其中，r1为-o-和/或-nh-，r2为蒽醌及其衍生物。

6、本发明中，所述化合物a的制备为：采用丁烯二酰氯和单氨基蒽醌及其衍生物或单羟基蒽醌及其衍生物反应获得。在一些具体的实施方式中，丁烯二酰氯和单氨基蒽醌及其衍生物或单羟基蒽醌及其衍生物反应的温度为10～15℃，时间为1.5～2h。

7、本发明中，单氨基蒽醌及其衍生物为具有蒽醌结构且至少具有一个氨基取代基的化合物。在一些具体的实施方式中，单氨基蒽醌及其衍生物具体可以是但不限制于1-氨基蒽醌、2-氨基蒽醌、2-氨-3-氯-9,10-二氢蒽-9,10-二酮和2-氨-3-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二酮中的一种或多种。

8、本发明中，单羟基蒽醌及其衍生物为具有蒽醌结构且至少具有一个羟基取代基的化合物。在一些具体的实施方式中，单羟基蒽醌及其衍生物具体可以是但不限制于1-羟基蒽醌、2-羟基蒽醌、2-羟基-1,4-甲氧基蒽醌和2-羟基-6-甲氧基蒽醌中的一种或多种。

9、本发明中，二氨基化合物的通式为nh2r3nh2，其中r3选自c2-c50亚烷基或c2-c50取代亚烷基。在一些具体的实施方式中，二氨基化合物具体可以是但不限制于乙二胺、丙二胺、丁二胺、1,14-十四烷二胺和1,50-五十烷二胺中的一种或多种。

10、本发明中，化合物a和二氨基化合物的投入摩尔比优选为(1.5-2.05):1，使得化合物a的添加量约等于或略少于二氨基化合物的添加量，得到的仲胺树脂大分子链中含有部分支链结构，有利于聚氨酯中网状结构的形成。在一些优选的实施方式中，化合物a和二氨基化合物的投入摩尔比具体可以是1.5:1、1.6:1、1.8:1、1.9:1、2.0:1、2.05:1或它们之间的任意值。

11、第二方面，本发明提供的一种聚氨酯采用以下的技术方案：

12、一种聚氨酯，原料组分包括：以上仲胺树脂的制备方法制备得到的仲胺树脂和多异氰酸酯，将仲胺树脂和多异氰酸酯进行反应，得到所述聚氨酯。

13、本发明中，仲胺树脂和多异氰酸酯的投入质量比优选为1:(5-12)，使得聚氨酯大分子链中软段和硬段的比例、排布更加理想，有利于良好微相分离结构的形成。在一些优选的实施方式中，仲胺树脂和多异氰酸酯的投入质量比具体为1:5、1:6、1:9、1:10、1:11、1:12或它们之间的任意值。

14、本发明中，原料组分还包括扩链剂，所述扩链剂为二元醇化合物和/或二元胺化合物。其中，二元醇化合物指的是含有两个羟基的醇类化合物，具体可以是但不限制于乙二醇、丙二醇、双酚a、邻苯二酚和间苯二酚中的一种或多种；二元胺化合物指的是含有两个伯氨基的胺类化合物，具体可以是但不限制于乙二胺、己二胺、对苯二胺和间苯二胺中的一种或多种。

15、本发明中，仲胺树脂与扩链剂的投入质量比可以为1:(0.5-2)。在一些具体的实施方式中，仲胺树脂与扩链剂的投入质量比具体可以是1:0.5、1:1.1、1:1.3、1:1.5、1:1.8、1:2或它们之间的任意值。

16、本发明中，多异氰酸酯为二异氰酸酯。在一些具体的实施方式中，二异氰酸酯可以是但不限制于二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。

17、第三方面，本发明提供的一种mbbr填料采用以下的技术方案：

18、一种mbbr填料，包括以上所述的聚氨酯。

19、有益效果：

20、本发明中采用具有特殊结构的化合物a与二氨基化合物发生micheal反应得到仲胺树脂，该仲胺树脂与多异氰酸酯反应制备得到的聚氨酯在具有良好机械强度的同时，也具有一定的柔韧性和耐冲击性；以该聚氨酯作为原料制备得到的mbbr填料具有良好的力学性能、耐磨性能以及亲水性能，将该mbbr填料应用于污水处理中可实现理想的污水处理效果，且该mbbr填料不易发生损坏，使用寿命长。推测该mbbr填料具有以上良好性能的原因为：仲胺树脂中同时含有伯氨基、仲胺基、羟基以及蒽醌结构，以该仲胺树脂作为原料与多异氰酸酯反应得到的大分子链中软硬段之间、软段之间、硬段之间具有丰富的氢键，进而形成良好的微相分离结构，同时大分子链中还含有蒽醌结构，大分子链中丰富的基团组成使得聚氨酯具有一定的交联，形成网状结构，通过以上各个因素的协同作用共同赋予了聚氨酯良好的力学性能、耐磨性能以及亲水性。

技术特征：

1.一种仲胺树脂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：采用结构如式(1)所示的化合物a与二氨基化合物进行micheal反应，得到所述仲胺树脂；

2.根据权利要求1所述的仲胺树脂的制备方法，其特征在于，所述化合物a的制备为：采用丁烯二酰氯和单氨基蒽醌及其衍生物或单羟基蒽醌及其衍生物反应获得。

3.根据权利要求1所述的仲胺树脂的制备方法，其特征在于，所述二氨基化合物的通式为nh2r3nh2，其中r3选自c2-c50亚烷基或c2-c50取代亚烷基。

4.根据权利要求1所述的仲胺树脂的制备方法，其特征在于，所述化合物a和二氨基化合物的投入摩尔比为(1.5-2.05):1。

5.一种聚氨酯，其特征在于，原料组分包括：权利要求1-4任一所述的仲胺树脂的制备方法制备得到的仲胺树脂和多异氰酸酯，将所述仲胺树脂和多异氰酸酯进行反应，得到所述聚氨酯。

6.根据权利要求5所述的聚氨酯，其特征在于，所述仲胺树脂和多异氰酸酯的投入质量比为1:(5-12)。

7.根据权利要求5所述的聚氨酯，其特征在于，所述原料组分还包括扩链剂，所述扩链剂为二元醇化合物和/或二元胺化合物。

8.根据权利要求7所述的聚氨酯，其特征在于，所述仲胺树脂与扩链剂的投入质量比为1:(0.5-2)。

9.根据权利要求5所述的聚氨酯，其特征在于，所述多异氰酸酯为二异氰酸酯。

10.一种mbbr填料，其特征在于，包括权利要求5-9任一所述的聚氨酯。

技术总结
本发明属于聚氨酯材料的技术领域，公开了一种仲胺树脂的制备方法、聚氨酯及MBBR填料。本发明中仲胺树脂的制备方法包括：采用结构如式(1)所示的化合物A与二氨基化合物进行Micheal反应，得到仲胺树脂；其中，R1为‑O‑和/或‑NH‑，R2为蒽醌及其衍生物。以本发明中提供的仲胺树脂制备得到的聚氨酯具有良好的机械强度、柔韧性、耐冲击强度以及亲水性，是一种优秀的制备MBBR填料的原料，以该聚氨酯为原料制得的MBBR填料具有良好的污水处理效果，且使用寿命长。

技术研发人员：袁杨,严滨,徐赞,严丙轩,马雨霏,马林
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17