[发明专利]一种脂肪族聚脲聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪族聚脲聚合物的制备方法。

背景技术

聚脲化合物(缩写为ATPEs)的合成研究始于20世纪50年代，由美国Texaco公司率先完成工业化生产。直到1981年该公司发现可将高分子量聚醚多胺替代第二代RIM体系配方中的聚醚多元醇部分，产生了在聚合过程中仅形成脲键的新一代RIM体系，即聚脲RIM体系，并在20世纪80年代中期成功开发出了喷涂聚脲弹性体技(SprayPolyurea Elastomer，缩写为SPUA)，这时聚脲化合物的开发才引起了较多的关注。此后多家公司相继完成了聚脲化合物的工业化生产，例如：Arco化学有限公司开发了一类用于喷涂聚脲弹性体技术的聚脲化合物产品；Nitroil特种化学的产品也是一种聚氧化丙烯二胺。

比较目前各种聚脲化合物类产品，可以看出聚脲化合物是一类具有柔软的聚醚骨架，末端以胺基(一般为含有活泼氢的仲胺基、伯胺基或多胺基基团)封端的混合物，结构变化包括聚氧乙烯二胺、聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺和聚四甲撑醚二胺等的变化；且多是以相应的聚醚多元醇为原料，通过对部分聚醚多元醇羟基进行化学处理而得到的，因此在许多文献中也称之为聚脲。本发明的特殊之处在于采用的聚醚体系原料来源广泛，仅仅通过与水合肼与异氰酸酯的反应就可获得高固含量的聚脲多元醇，而且该脂肪族聚脲多元醇特殊的单链空间结构比以往的杂环空间聚脲多元醇在用作聚氨酯制品时具有更快的交联反应效果突出。

现有聚脲化合物生产方法多采用高温高压催化剂方法，不仅生产工序复杂，而且产品质量得不到保证；或者是使用溶剂，需要后期进行脱出溶剂处理工艺，增加工序。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单、无需后期脱出溶剂、产品质量较高的脂肪族聚脲聚合物的制备方法。

本发明的技术方案是：一种脂肪族聚脲聚合物的制备方法，以2官能度和数均分子量为1000～2000的端羟基聚醚多元醇与有机胺、甲苯二异氰酸酯为原料，在反应温度为0～50℃，反应压力为5～10MPa下反应1～24h，将端羟基聚醚化合物进行部分取代加成得到脂肪族聚脲多元醇，反应混合物去除未反应的有机胺，脂肪族聚脲多元醇以氨基质量计，得到含有脂肪族聚脲多元醇20～50％质量含量的反应混合物，即脂肪族聚脲聚合物；所述原料的摩尔比为，端羟基聚醚化合物∶有机胺∶甲苯二异氰酸酯＝1∶0.2～0.25∶0.2～0.25。

所述有机胺采用一元胺、二元胺或两者的混合物。

所述一元胺为乙胺、一甲胺、二甲胺、二乙胺、正丙胺、正丁胺、环己胺中的一种或多种。

所述二元胺为水合肼、乙二胺、二苯甲胺、苯胺中的一种或多种。

所述反应温度优选为0～20℃，反应压力优选为6～7.5MPa，反应时间优选为4～8h。

所述反应混合物通过在90～120℃下加热蒸发去除有机胺。

本发明通过改变现有部分端羟基聚醚多元醇分子结构，得到含有部分胺基为活泼基团的脂肪族聚脲多元醇，所采用的有机胺可以是一元胺、二元胺或一元胺和二元胺的混合物。对于一元胺和二元胺，胺化反应不需添加其他溶剂或反应介质，即可以完成反应，达到要求含量的聚脲产品，而且能耗较少，所获得的脂肪族聚脲多元醇分子结构趋于链状，不易形成大空间网状结构，使得该产品具有更加广泛的用途，而且该反应直接在端羟基聚醚多元醇中进行，无需脱除其他溶剂。

按照本发明提供的方法，采用快速交联取代的方法，利用端羟基聚醚多元醇与有机胺和甲苯二异氰酸酯的快速交联取代反应，得到的脂肪族聚脲多元醇，然后与未反应的有机胺类经后处理去除得到该脂肪族聚脲聚合物。

所述脂肪族聚脲多元醇的化学结构式为：

将端羟基聚醚化合物进行部分取代加成得到脂肪族聚脲多元醇的反应方程式为：

其中R¹表示端羟基聚醚多元醇碳链、R²为有机胺中间基团、R为甲苯二异氰酸酯中的苯环结构其0H取代基为端氨基，并且有一个取代基NH₂为端胺基，其他取代基是氢原子。

本发明提供脂肪族聚脲聚合物的制备方法可以采用卧式反应釜，也可以采用间歇釜式进行。本发明所述部分交联端羟基封端可以反应采用间歇釜式进行，反应时间1～24h，优选5～8h。