[发明专利]一种混合二异氰酸酯型聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物应用技术领域，具体涉及到以部分芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯为原材料制备一种耐黄变的混合二异氰酸酯型聚氨酯。

背景技术

聚氨酯是由多异氰酸酯与多元醇反应形成氨基甲酸酯，是石油化学制品重要分支。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。因此聚氨酯材料以乳液、树脂、弹性体等形式广泛地应用于运输、家电、机械、建筑、轻纺、制鞋、体育用具及场地、农业、国防等领域，是一种多功能的聚合物材料。

目前国内合成革生产过程中均采用溶剂型PU 树脂作为基层和面层的基本原料，然而常用的TDI型和MDI型聚氨酯在户外使用易泛黄、龟裂、机械性能下降等光氧老化现象。通常情况下，聚氨酯在受到光照射（自然光、紫外光等）后会引起的老化降解。聚氨酯的吸收波长一般在209~400 nm 之间，吸收一定波长的光后材料中的分子键发生断裂或交联放出CO₂和CO 气体，最终导致材料的物理机械性能下降，同时还会生成有色基团，引起材料的颜色加深。这是由于部分芳香族聚氨酯在光照下尤其是紫外光的照射下，其结构易发生变化而产生色变，影响产品性能，因此解决部分芳香族聚氨酯的黄变问题对聚氨酯产业的发展有重要意义。

由于聚氨酯广泛的应用性能，为了提高聚氨酯的抗黄变性能、机械强度、稳定性等，研究人员一方面通过对聚氨酯进行改性，使其抗黄变性能提高，另一方面通过优选合适的抗黄变剂来有效减缓其黄变反应。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供了一种混合二异氰酸酯型聚氨酯的制备方法，以芳香族二异氰酸酯和脂肪族二异氰酸酯为原料合成一种溶剂型聚氨酯，其可以广泛应用于涂料、胶粘剂、建筑材料、汽车、纺织等领域。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种混合二异氰酸酯型聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多元醇加入装有温度计、冷凝装置、机械搅拌器的分体式三口反应烧瓶中，在100~105℃真空条件下脱水3~4h，降温至55~65℃；

(2)将摩尔比为9-1:1-9的

芳香族二异氰酸酯与脂肪族二异氰酸酯混合，混合二异氰酸酯与多元醇的量n(-NCO):n(-OH)为1:1，将混合二异氰酸酯溶解在干燥后的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成质量浓度为30-50%的DMF溶液，滴加至步骤(1)的体系中，在温度为20~25℃下搅拌1~1.5h；

(3)向步骤(2)的反应体系中加入0.01%~0.07%的催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，催化剂的用量以混合二异氰酸酯和多元醇的总质量计，加热升温至65~70℃进行预聚反应，保温反应2~3h；得到聚氨酯预聚体；

(4)将与步骤(2)相同种类及摩尔比混合的混合二异氰酸酯和1,4-丁二醇n(-NCO):n(-OH)为1:1溶解在干燥后的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成质量浓度为30-50%的DMF溶液，滴加至步骤(3)中的聚氨酯预聚体体系中，在温度为40~45℃下进行扩链反应，保温反应1~1.5h；升温至65~70℃，保温反应2~3h；

(5)向前面步骤得到的产物中加入无水乙醇（n(-NCO):n(-OH)按照1:1），于80~85℃下进行封端反应，保温反应1~2h；冷却至室温，制得一种混合二异氰酸酯型聚氨酯。

所述步骤(2)中混合二异氰酸酯的加入量与步骤(4) 中混合二异氰酸酯的加入量的份数比值为15份：80份。

上述步骤（4）和（5）之间还有一个调节体系黏度的步骤，通过少量多次将5份混合二异氰酸酯溶解在干燥后的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，滴加入步骤(4)的体系中来调节体系黏度，反应时间为1~1.5h，反应温度控制在65~70℃。

所述调节体系黏度的步骤中，混合二异氰酸酯溶解在干燥后的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成50%的DMF溶液，滴加入步骤(4)的体系中来调节体系黏度，最终可获得不同黏度下的聚氨酯成品。

所述步骤(1)中多元醇为聚己二酸新戊二醇酯、聚Ɛ己内酯、聚亚甲基碳酸酯、聚四氢呋喃醚二醇或聚己二酸-1,4-丁二醇酯，所选择的多元醇极性较强，所制备的聚氨酯耐热性、耐水性以及力学性能较好。