一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，屬于高分子材料制備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化碳基聚脲，具有較好的機械性能、熱反應(yīng)性以及耐化學(xué)藥品性能，近年來受 到了廣泛的研宄。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，二氧化碳基聚脲的制備方法主要采用有機胺和二氧化碳為原料直接 制備。如趙鳳玉等（Phys. Chem. Chem. Phys.，2012, 14, 464-468)報道的通過在 4 ~20MPa 下二胺與二氧化碳一步法制備聚脲的方法，但是，該制備方法中，由于二胺與二氧化碳在密 閉容器中反應(yīng)，生成聚脲的副反應(yīng)產(chǎn)生的水分無法除去，影響聚脲的進一步反應(yīng)，導(dǎo)致制備 的二氧化碳基聚脲的分子量較低，性能也不高，限制了二氧化碳基聚脲的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，沒有涉及二氧化碳基端氨基聚脲作為固化劑、或者經(jīng)擴鏈劑擴鏈以 及經(jīng)嵌段共聚后得到高性能高分子材料并加以使用的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中二氧化碳基聚脲性能不能滿足要求，拓寬二氧化 碳基聚脲的應(yīng)用范圍，提供一種二氧化碳基聚脲高分子材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下。
[0007] -種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法：
[0008] 將端氨基聚脲齊聚物和異氰酸酯擴鏈劑加入反應(yīng)裝置中，在-10°C~80°C混合均 勻，再向反應(yīng)裝置中加入二胺擴鏈劑，在-l〇°C~80°C反應(yīng)6s~5h后，得到二氧化碳基聚 脲高分子材料；
[0009] 或者，
[0010] 將端氨基聚脲齊聚物溶解在有機溶劑中，得到混合溶液，然后將異氰酸酯擴鏈劑 和二胺擴鏈劑加入混合溶液中，混合均勻，在-10°C~80°C反應(yīng)6s~5h，得到二氧化碳基聚 脲高分子材料；
[0011] 所述端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式為：
[0012]
【主權(quán)項】
1. 一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 將端氨基聚脲齊聚物和異氰酸酯擴鏈劑加入反應(yīng)裝置中，在-KTC~80°C混合均勻， 再向反應(yīng)裝置中加入二胺擴鏈劑，在-KTC~80°C反應(yīng)6s~5h后，得到二氧化碳基聚脲高 分子材料； 或者， 將端氨基聚脲齊聚物溶解在有機溶劑中，得到混合溶液，然后將異氰酸酯擴鏈劑和二 胺擴鏈劑加入混合溶液中，混合均勻，在-KTC~80°C反應(yīng)6s~5h，得到二氧化碳基聚脲高 分子材料； 所述端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式為： η
式中，η = 2-35的整數(shù)，R為脂肪族碳鏈、芳香族碳鏈或者半芳香族碳鏈； 所述端氨基聚脲齊聚物的端氨基和二胺擴鏈劑的端氨基的摩爾量之和與異氰酸酯擴 鏈劑的異氰酸酯基團的摩爾量的比為1: (1~1. 1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 所述二胺擴鏈劑為1，4- 丁二胺、1，5-戊二胺、2-甲基1，5-戊二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二 胺、1，8_辛二胺、1，9_壬二胺、1，10_癸二胺、月桂胺二亞丙基二胺、2,4,4_三甲基己二胺、 2,2,4_三甲基己二胺、異佛爾酮二胺、2-甲基_1，5戊二胺、二苯基甲烷二胺、甲醛改性制得 的液體二苯基甲烷二胺、乙二胺、N，N-二羥基（二異丙基）苯胺或者Unilink-4200。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 所述異氰酸酯擴鏈劑為二苯甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二亞 甲基苯基二異氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或者六亞甲基異氰酸酯三 聚體。
4. 一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 將端氨基聚脲齊聚物和擴鏈劑加入反應(yīng)裝置中，在-KTC~80°C混合均勻，并 在-KTC~80°C反應(yīng)6s~5h，得到二氧化碳基聚脲高分子材料； 或者， 將端氨基聚脲齊聚物溶解在有機溶劑中，得到混合溶液，然后將擴鏈劑加入混合溶液 中，混合均勾，在-10°c~80°C反應(yīng)6s~5h，得到二氧化碳基聚脲高分子材料； 所述端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式為： η
式中，η = 2-35的整數(shù)，R為脂肪族碳鏈、芳香族碳鏈或者半芳香族碳鏈； 所述擴鏈劑為二縮水甘油醚、二酰氯、二酸酐、二酸或者二酯； 所述端氨基聚脲齊聚物的端氨基和擴鏈劑的官能團的摩爾量的比為I: (1~I. 05)。
5. -種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于，將端氨基聚脲齊聚物與 樹脂加入反應(yīng)裝置中，攪拌混合均勻，加熱至20~110°C反應(yīng)1~IOh后，升溫至120~ 170°C反應(yīng)1~10h，得到二氧化碳基聚脲高分子材料； 所述端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式為： η
式中，η = 2~35的整數(shù)，R為脂肪族碳鏈、芳香族碳鏈或者半芳香族碳鏈； 所述樹脂為環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂衍生物、醇酸樹脂、醇酸樹脂衍生物、酚醛樹脂、酚醛樹 脂衍生物、脲醛樹脂或者脲醛樹脂衍生物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型或者雙酚S型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 所述端氨基聚脲齊聚物先經(jīng)曼尼希改性、縮水甘油醚改性、硫脲改性或者酚醛改性后，再加 入反應(yīng)裝置中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 還向反應(yīng)裝置中加入添加劑、填料、增強材料、混合物中的一種，所述混合物為添加劑和填 料的混合物、添加劑和增強材料的混合物中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于， 所述添加劑為染料、顏料、抗氧劑、著色劑、分散劑、阻燃劑、流變劑、防沉降劑、填充劑、防霉 劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、水解穩(wěn)定劑、催化劑、流平劑、消泡劑、脫模劑、發(fā)泡劑中的 一種或多種，添加劑與端氨基聚脲齊聚物的質(zhì)量比為（〇. 01~10): 100 ;所述增強材料為碳 纖維、玻璃纖維、聚酰亞胺纖維、聚酰胺纖維、聚酯纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚芳酰胺 纖維，增強材料與端氨基聚脲齊聚物的質(zhì)量比為（0. 5~50) : 100 ;所述填料為石墨烯、石 墨、炭黑、二氧化硅、蒙脫土、二氧化鈦顆粒、碳酸鈣粉末中的一種或多種，填料與端氨基聚 脲齊聚物的質(zhì)量比為（〇. 5~50) : 100。
10. -種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，其特征在于，將端氨基聚脲齊聚物與 活性端基齊聚物加入反應(yīng)裝置中，經(jīng)熔融聚合，得到二氧化碳基聚脲高分子材料； 所述活性端基齊聚物為環(huán)氧端基齊聚物、異氰酸酯端基齊聚物、醛基端基齊聚物、羧基 端基齊聚物、酸酐端基齊聚物、酰氯端基齊聚物或者另一種端氨基聚脲齊聚物； 所述端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式為： rs
式中，η = 2~35的整數(shù)，R為脂肪族碳鏈、芳香族碳鏈或者半芳香族碳鏈。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化碳基聚脲高分子材料的制備方法，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中二氧化碳基聚脲性能不能滿足要求的問題，拓寬了二氧化碳基聚脲的應(yīng)用范圍。該制備方法，將端氨基聚脲齊聚物與擴鏈劑、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂或者其他活性端基齊聚物進行聚合，得到二氧化碳基聚脲高分子材料；其采用的端氨基聚脲齊聚物的結(jié)構(gòu)式如式Ι所示。該制備方法綠色環(huán)保，無污染，工藝簡單，原子經(jīng)濟性好，使用范圍廣，通過不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的端氨基聚脲齊聚物與不同的底物進一步反應(yīng)，可以制備性能各異的高分子材料，適用于多種用途。
【IPC分類】C08G18-64, C08K7-06, C09J163-00, C08K7-14, C08L63-00, C08G59-50, C08G69-40, C08K9-06, C08G69-28, C08L77-02, C08L77-06, C08G18-32, C08K3-36, C08G18-65, C08K3-22
【公開號】CN104650322
【申請?zhí)枴緾N201510086433
【發(fā)明人】應(yīng)忠, 趙鳳玉
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月18日