[发明专利]聚脲制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子领域，特别涉及一种聚脲的制备方法。

背景技术

聚脲是指含有重复的尿素基本结构单元的一类高分子化合物，其结构如式(I)所示，其中，R₁和R₂各自独立为烷基、芳基、聚醚基、硅油基等；

式(I)。

聚脲是一种重要的高分子材料，主要用于喷涂、防水和防腐等领域。聚脲疏水性强，对环境湿度不敏感，聚脲涂层兼顾较好的刚性和柔韧性，能完全隔绝空气中水分和氧气的渗入，防腐性能优异，其同时还具有耐磨、防水、抗冲击、抗疲劳、耐高温等性能，因此应用领域极为广泛，如应用于混凝土防腐、钢筋结构防腐、卡车耐磨衬里和高速铁路地基等领域。

现有的聚脲制备方法主要是：二胺或多胺与异氰酸酯反应形成，例如申请号为200510103809.8的中国专利文献公开了一种粉末状聚脲的制备方法，其是使用至少一种异氰酸酯和至少一种胺在至少一种溶剂中反应，然后在所述反应容器中在剪切力的作用下干燥。又如申请号为200680002086.5的中国专利文献公开了一种聚脲化合物，其是使用一种或多种异氰酸酯与胺反应得到。上述两种制备方法的缺陷在于：第一，都是以异氰酸酯为原料，由于异氰酸酯毒性较大，影响操作工人的身体健康；其次，部分反应过程需要使用大量有机溶剂，产物有有机溶剂残留，且对环境有污染。

因此，需要提供种原料毒性低且不使用有机溶剂的聚脲制备方法，由此提高聚脲生产的环保性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种原料毒性低且不使用有机溶剂的聚脲制备方法。

有鉴于此，本发明提供一种聚脲的制备方法，包括：

胺类化合物与过量CO₂在密闭的反应容器中进行缩合反应，得到聚脲；所述胺类化合物为二胺、多胺、端氨基聚醚和端氨基硅油中的一种或多种；所述胺类化合物与CO₂的体积比为(0.08～4)∶1，反应温度为150℃～200℃，CO₂压力为4MPa～20MPa。

优选的，所述反应温度为160℃～190℃。

优选的，所述CO₂的压力为6MPa～16MPa。

优选的，所述胺类化合物与CO₂的体积比为(0.1～3)∶1。

优选的，所述二胺为烷基二胺和/或芳香基二胺。

优选的，所述烷基二胺为丁二胺、己二胺、辛二胺、癸二胺、碳十二二胺、碳十四二胺、碳十六二胺，碳十八二胺，环己二胺、3、3’-二氨基二环己基甲烷、3、3’-二氨基4、4’-二甲基二环己基甲烷、间苯二甲胺、对苯二甲胺或异佛尔酮二胺。

优选的，所述芳香基二胺为临苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、临萘二胺、间萘二胺、对萘二胺，临甲苯二胺、间甲苯二胺、对甲苯二胺、3、3’-二氨基二苯基甲烷，3、3’-二氨基4、4’-二甲基二苯基甲烷。

优选的，所述端氨基聚醚为以聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃或者它们的共聚物为主链的端氨基聚醚。

优选的，所述端氨基硅油为端氨基甲基硅油、端氨基乙基硅油、端氨基苯基硅油。

优选的，所述多胺为二乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺或聚乙烯亚胺。

本发明提供一种聚脲的制备方法，其是将胺类化合物与过量CO₂在密闭的反应容器中进行缩合反应，反应过程中胺类化合物首先与二氧化碳反应立即生成中间产物烷基氨基甲酸烷基铵盐；烷基氨基甲酸烷基铵盐再在高温高压条件下相互作用形成相应的聚脲。上述反应过程中CO₂作用为：部分与胺类化合物进行反应，剩余的CO₂提供反应压力，促进反应向正反应方向进行。胺类化合物一部分作为反应原料，剩余部分在烷基氨基甲酸烷基铵盐相互作用形成聚脲的这步反应中起催化作用，促进此步反应的反应速率。由上述方案可知，本发明提供的聚脲制备方法是高温高压的密闭反应体系中制备聚脲，本发明不使用异氰酸酯，使用的胺类原料毒性低，二氧化碳廉价无毒；且反应体系不使用有机溶剂，产物无溶剂残留。因此采用本发明提供的方法制备聚脲具有产物低毒和环保的特点。

附图说明

图1为己二胺的核磁共振碳谱图；

图2为中间产物的核磁共振碳谱图；

图3为最终产物的核磁共振碳谱图。

具体实施方式