[发明专利]一种聚氨酯材料及其制备方法和应用

权利要求书

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)所示的取代基、C_4-70的亚烷基或C_4-70的环烷基，R₂为C_4-70的亚烷基、C_4-70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，n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。

3.一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(Ⅶ)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℃下进行预聚反应2-5h，得到预聚物，所述预聚物为酯基咪唑或氨基甲酰咪唑；

式(Ⅴ)、式(Ⅵ)和式(Ⅶ)中，m，n，a和b为聚合度，m，n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1-5h，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0.1-0.5:1，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)所示的取代基、C_4-70的亚烷基或C_4-70的环烷基，R₂为C_4-70的亚烷基、C_4-70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，n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(2)中所述小分子二元胺为C_10-100的亚烷基或环烷基二胺，所述小分子二元醇为C_10-100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。

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℃下反应1-2h，再在40-48℃下反应1-2h，最后在50-55℃下反应1-2h。

10.一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(Ⅱ)所示的取代基、式(Ⅲ)所示的取代基、C_4-70的亚烷基或C_4-70的环烷基，R₂为C_4-70的亚烷基、C_4-70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，n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。