一种聚氨酯材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种聚氨酯材料及其制备方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯，全称为聚氨基甲酸酯（PU)，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团（NHCOO) 的一类聚合物，可广泛用于制造橡胶、塑料、胶粘剂、涂料、生物医用材料等。
[0003] 目前，聚氨酯大二是由有机二异氰酸酯或二异氰酸酯与二羟基或二羟基化合物加 聚而成。然而，异氰酸酯本身具有较强的毒性，在其生产和使用过程中会给操作人员和环 境造成极大的危害，同时异氰酸酯自身的细胞毒性问题也影响了该类材料在生物医学领域 的应用。另外，聚氨酯的生产工艺比较长，所使用的有机助剂比较二，严重浪费了资源、能源 等，极大地制约了聚氨酯工业生产的可持续发展。
[0004] 因此，有必要提供一种环境友好型聚氨酯材料及其制备方法，避免使用异氰酸酯 所带来的环境污染问题等。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种聚氨酯材料及其制备方法和应 用。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种聚氨酯材料，所述聚氨酯材料的化学结构式如式 (I)所示：
【主权项】
1. 一种聚氨酯材料，其特征在于，所述聚氨酯材料的化学结构式如式（I )所示：
式（I )中，k为聚合度，k为10-50的自然数，R1为如式（II)所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亚烷基或C 4_7(|的环烷基，R 2为C 4_7(|的亚烷基、C 4_7(|的环烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b为聚合度，m，η分别为5-50的自然数，a为 5-35的自然数，b为20-160的自然数。
2. 如权利要求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为 30000-90000。
3. -种聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤： (1)预聚：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， 将所述聚二元醇或聚二元胺与N'N-羰基二咪唑按摩尔比1:1. 1-1. 5溶解在溶剂中，加入催 化剂，在反应温度为35-150°C下进行预聚反应2-5h，得到预聚物，所述预聚物为醋基咪挫 或氨基甲酰咪唑；
式（V )、式（VI)和式（W )中，m，n，a和b为聚合度，m，η分别为5-50的自然数，a 为5-35的自然数，b为20-160的自然数； (2)扩链：待步骤（1)所述反应温度降至室温后，在步骤（1)所述酯基咪唑预聚物中加 入小分子二元胺作扩链剂，或在步骤（1)所述氨基甲酰咪唑预聚物中加入小分子二元醇作 扩链剂，在反应温度为35-55?下进行扩链反应l_5h，停止反应，得到聚氨酯材料，其中，所 述扩链剂与所述聚二元醇或聚二元胺的摩尔比为〇. 1-0. 5:1，所述聚氨酯材料的化学结构 式如式（I )所示：
式（I )中，k为聚合度，k为10-50的自然数，R1为如式（II)所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亚烷基或C 4_7(|的环烷基，R 2为C 4_7(|的亚烷基、C 4_7(|的环烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b为聚合度，m，η分别为5-50的自然数，a为 5-35的自然数，b为20-160的自然数。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述聚二元醇或聚二元胺的分子 量为 1000-7000。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤⑵中所述小分子二元胺为C 1(|__的亚 烷基或环烷基二胺，所述小分子二元醇为Cichic?的亚烷基或环烷基二醇。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述扩链剂的分子量为 100-1000〇
7. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述催化剂为辛酸亚锡。
8. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述溶剂为甲苯、N，N-二甲基甲 酰胺、N，N-乙甲基甲酰胺和丁酮中的一种或多种。
9. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2)中，所述扩链反应为梯度反应，具体 为：先在35-40°C下反应l_2h，再在40-48°C下反应l_2h，最后在50-55°C下反应l_2h。
10. -种聚氨酯材料在制造橡胶、塑料、胶粘剂、涂料、生物医用材料中的应用，其特征 在于，所述聚氨酯材料的化学结构式如式（I )所示：
式（I )中，k为聚合度，k为10-50的自然数，R1为如式Ui )所示的取代基、式（III) 所不的取代基、C4_7(l的亚烷基或C 4_7(|的环烷基，R 2为C 4_7(|的亚烷基、C 4_7(|的环烷基或如式 (IV)所示的取代基，
式（II )、（ III)和（IV )中，m，n，a和b为聚合度，m，η分别为5-50的自然数，a为 5-35的自然数，b为20-160的自然数。
【专利摘要】本发明公开了一种聚氨酯材料及其制备方法，所述聚氨酯材料是由聚二元醇或聚二元胺与过量N`,N-羰基二咪唑先通过预聚反应得到被咪唑基团两端封闭的预聚物，再通过预聚物两端的咪唑基团分别与小分子二元胺或小分子二元醇经扩链反应得到目标聚氨酯材料。得到的聚氨酯材料纯度高，其分子量为30000-90000。本发明改进了传统的聚氨酯合成工艺，采用N`,N-羰基二咪唑替代毒性强的异氰酸酯，有效避免了在聚氨酯生产过程中采用异氰酸酯所带来的环境污染和对人体的伤害。
【IPC分类】C08G71-04
【公开号】CN104629046
【申请号】CN201410836479
【发明人】阮长顺, 马宇飞, 李玉筱, 蒋立新, 潘浩波
【申请人】深圳先进技术研究院
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月29日