[发明专利]一种聚氨酯接枝共聚物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯接枝共聚物及其制备方法。其制备方法：将含有二元醇结构的可逆加成链转移(RAFT)试剂或原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂分别或同时与二异氰酸酯化合物反应合成聚氨酯预聚体，再经扩链剂扩链得到功能化聚氨酯。利用含RAFT试剂或ATRP引发剂的功能性聚氨酯引发乙烯基单体进行可控自由基接枝聚合反应，合成聚氨酯接枝共聚物。这种方法可灵活选择不同的聚合物对聚氨酯进行接枝改性，合成出满足不同应用需求的聚氨酯接枝共聚物。这种方法的优势在于：①接枝支链组成相同或不同；②接枝支链可以是均聚物，也可以是嵌段共聚物；③接枝支链含量可控。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯接枝共聚物制备新方法。

背景技术

聚氨酯材料是应用较广的高分子材料之一，具有耐磨、抗撕裂、抗挠曲性好等特点，并可制成各种性能不同的制品，包括软质泡沫塑料、硬质泡沫塑料、弹性体材料、涂料、粘合剂、纤维、合成革和各种助剂等。但聚氨酯材料不耐高温、不耐强极性溶剂和强酸碱介质等一系列负面因素，也在很大程度上限制了它的应用和发展。因此对聚氨酯材料进行改性以优化其性能已成为广大科研人员的重要课题之一。

材料改性是提高材料性能的有效手段，其中表面接枝是最常用方法。但是聚氨酯材料缺少可反应官能团，且官能团的引入并不容易。因此目前聚氨酯改性研究大多采用高能辐射、紫外线辐照、低温等离子体、电晕放电等技术对材料表面进行轰击，导致化学键断裂产生自由基，然后引发单体聚合，产生接枝共聚物。但是这种方法对仪器设备要求较高。

除此之外，有报道采用一端含双羟基的聚合物与二异氰酸酯化合物反应，再经扩链剂扩链得到聚氨酯接枝共聚物。这种方法克服了对仪器设备需求较高的缺陷，但也存在着以下不足：①聚氨酯合成时要求两原料官能团等当量反应，这样才能生成高分子量聚合物。但是聚合物分子量存在多分散性，很难实现投料时官能团等当量；②双羟基位于聚合物链端，聚合物链位阻及包埋效应，导致反应必须在较稀的浓度下进行，因此反应效率低。

针对上述问题，本发明提出了一种聚氨酯接枝共聚物制备新方法。将含有二元醇结构的可逆加成链转移(RAFT)试剂及含有二元醇结构的原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂单独或同时与二异氰酸酯化合物反应合成聚氨酯预聚体，再经扩链剂扩链得到聚氨酯。最后利用聚氨酯表面的RAFT试剂或ATRP引发剂引发乙烯基单体进行可控自由基聚合反应，合成聚氨酯接枝共聚物。这种方法优势在于：①反应单体官能团比例可严格控制；②小分子之间反应，效率高；③可灵活选择不同的聚合物对聚氨酯进行接枝，合成出满足不同需求的聚氨酯接枝共聚物。

发明内容

针对聚氨酯接枝困难，反应难以控制等问题，本发明的目的在于提供一种聚氨酯接枝共聚物的可控合成新方法。该方法利用含有二元醇或三元醇结构单元的低分子量的可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)试剂或原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂与异氰酸酯反应合成出的功能性的聚氨酯，然后引发乙烯基单体进行可控自由基接枝聚合反应，得到聚氨酯接枝共聚物。该方法优势在于接枝单体种类可调、接枝链组成结构可调且接枝量可控。可对目标接枝共聚物结构进行调控，使接枝共聚物具有较好界面活性。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种聚氨酯接枝共聚物，它是在聚氨酯主链上接枝了自由基可聚合的乙烯基单体或烯属不饱和单体所得到的。

本发明提供一种聚氨酯接枝共聚物，它是通过包括如下过程的方法所获得的：

1)合成含二元醇或三元醇结构单元的RAFT链转移剂(例如双硫酯型RAFT链转移剂，或三硫酯型RAFT链转移剂如三硫代碳酸酯链转移剂)和/或ATRP引发剂(例如有机卤化物型ATRP引发剂)；

2)将所合成的RAFT链转移剂和/或ATRP引发剂和任选的多元醇(例如聚酯多元醇或聚醚多元醇)与多异氰酸酯(例如二异氰酸酯)化合物发生加成聚合反应，生成含RAFT链转移剂基团和/或ATRP引发剂基团的聚氨酯预聚物，