[发明专利]高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法。 

背景技术

聚氨酯树脂因为具有多方面优良性能，目前应用广泛。例如导热系数比其它合成保温材料和天然保温材料都低，保温性能好，在保温材料方面有较大应用；软质泡沫弹性好、透气性优良，在垫材方面应用较多；此外还有耐磨、耐低温、高强度、耐油的特点，在各个领域都有应用。产品形态多样，有泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成革、防水材料以及铺装材料等。聚氨酯树脂从结构上讲，分线形和体型两类结构。与体型聚氨酯树脂相比，线形聚氨酯由于具有流动性能好、易加工的特点，深受市场欢迎。但线形聚氨酯树脂耐热性方面不如体型聚氨酯树脂，这限制了线形聚氨酯树脂的应用。提高线形聚氨酯树脂的耐热性，提高聚合物的结晶性是一个重要的方法。现阶段线形聚氨酯树脂的生产方法基本上有三种工艺，即：一步法、预聚法和半预聚法。一步法为将聚二元醇、扩链剂和二异氰酸酯一次性投入的生产方法；预聚法为先将多元醇和适量的二异氰酸酯反应，生成具有一定分子量的预聚物，再将预聚物与扩链剂以及二异氰酸酯反应的生产方法；半预聚法则是将聚二元醇分为两部分，一部分先与适量的二异氰酸酯反应，生成预聚物，另一部分则和扩链剂一起加入，与预聚物反应。相同配方下，三种工艺方法得到的聚氨酯树脂，一步法的结晶度最低，预聚法的最高，半预聚法介于两者之间。聚氨酯树脂结构特殊，由软、硬段构成，聚二元醇构成了树脂的软段，扩链剂和异氰酸酯构成了树脂的硬段。其中，硬段主要决定了树脂的结晶性。因此，要提高聚氨酯树脂的耐热性，就要选取耐热较强的扩链剂来充当硬段。现阶段，聚氨酯树脂的扩链剂主要是短链的二胺和二醇，二胺由于其极强的分子间作用力，结晶度很高，因此，短链二胺的引入会极大提高聚氨酯分子的耐热性。但是，二胺的引入存在一些问题：一是二胺的反应活性很高，与异氰酸酯反应速度非常快，放热剧烈，造成局部反应过快，容易交联；二是二胺由于极性强，内聚能大，结晶性强，过强的结晶性造成微相分离严重。例如在预聚法中引入二胺扩链剂时，合成的树脂往往状态混浊，流动性差，极易结块，加工性能差。这两个问题的解决一直是二胺引入到线形聚氨酯树脂反应过程中的难点。 

发明内容

本发明的目的是提出一种引入二胺扩链剂的高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法。 

这种高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法包括以下步骤： 

(I)将聚二元醇混合物与部分异氰酸酯在溶剂中加热进行预聚反应； 

(II)加入助剂、二胺扩链剂和溶剂，控制二胺扩链剂与异氰酸酯基团配比，保持异氰酸酯基团过量，继续加热使扩链剂和助剂与第I步所得预聚物反应； 

(III)加入聚二元醇，检测调整树脂的粘度到0～2.0×10⁵mPa·s/25℃，再加入非二胺类的扩链剂和异氰酸酯，与第II步所得反应物反应，并在反应过程中加入溶剂； 

(IV)投入催化剂，加入溶剂、助剂、继续反应，并调整粘度；加入终止剂结束反应。 

这种高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法，由于是先让聚二元醇与一部分二异氰酸酯反应，生成异氰酸酯基团封端的预聚物，使体系中无游离的二异氰酸酯，再加入二胺，二胺就会与预聚物反应，并且控制配比，保持异氰酸酯基团过量，这样二胺在这一步就会完全与预聚物反应，均匀的分散在体系中，并且没有机会和游离的二异氰酸酯反应。解决了以往线形聚氨酯树脂中引入二胺类扩链剂所出现的反应不均匀和合成的树脂状态差的问题，合成的树脂加工性能好，比起相同模量的树脂有着较高的耐热性能。 

具体实施方式

这种高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法包括以下步骤： 

(I)将聚二元醇混合物与部分异氰酸酯在溶剂中加热进行预聚反应； 

(II)加入助剂、二胺扩链剂和溶剂，控制二胺扩链剂与异氰酸酯基团配比，保持异氰酸酯基团过量，继续加热使扩链剂和助剂与第I步所得预聚物反应； 

(III)加入聚二元醇，检测调整树脂的粘度到0～2.0×10⁵mPa·s/25℃，再加入其它种类的扩链剂和异氰酸酯，与第II步所得反应物反应，并在反应过程中加入溶剂； 

(IV)投入催化剂，加入溶剂、助剂、继续反应，并调整粘度；加入终止剂结束反应。 

这种高耐热线形聚氨酯树脂的合成方法中，在第III步中也可以不再加入聚二元醇，该步的其余内容不变。