[发明专利]非异氰酸酯法制备脂肪族双软段聚氨酯热塑弹性体的方法

说明书

非异氰酸酯法制备脂肪族双软段聚氨酯热塑弹性体的方法，属于聚氨酯制备技术领域。先以二胺和环状碳酸酯反应制备二氨酯二醇，再与聚酯二醇和聚醚二醇进行熔融缩聚，通过调控聚酯二醇和聚醚二醇的比例，可获得一系列双软段的脂肪族聚氨酯热塑弹性体。该方法操作简便、无污染、过程绿色环保，所得聚氨酯热塑弹性体结构便于调控，具有较高的熔点、良好的热稳定性能和优良的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种非异氰酸酯法制备脂肪族双软段聚氨酯热塑弹性体的方法，具体涉及以脂肪族二氨酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇(HO-PBA-OH)和聚四氢呋喃二醇(HO-PTMG-OH)为原料聚合，合成双软段脂肪族聚氨酯热塑弹性体，属于聚氨酯技术领域。

技术背景

聚氨酯是日常生活中应用非常广泛的高分子材料，具有良好的强度、韧性和耐磨性等优异性能。聚氨酯目前主要由多异氰酸酯和含活泼氢的化合物来合成；而多异氰酸酯有毒，对人体和环境有害，且其制备原料为剧毒的光气；同时，异氰酸酯可与水反应形成气泡，影响了聚氨酯的性能。为了克服这些缺点，近年来提出了非异氰酸酯法来合成聚氨酯，主要利用环碳酸酯与二元或多元胺反应制备。国内CN102718964A、CN102336891A报道了非异氰酸酯法制备聚氨酯材料，利用二元环碳酸酯与多元胺反应来制备聚氨酯，所得产物带有大量的羟基，为无规甚至是交联的结构，适合用作涂料、粘合剂等，不适合用作聚氨酯热塑弹性体材料。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种对真空度和设备要求不高、操作简便、绿色环保的非异氰酸酯法，制备脂肪族双软段聚氨酯热塑弹性体的方法。该方法原料便宜易得，通过调控软段中聚酯二醇和聚醚二醇的比例可以制得一系列结构规整、分子量高、可结晶、力学性能优异的聚氨酯热塑弹性体。

本发明采用熔融缩聚的氨酯交换非异氰酸酯法，先以二胺和环状碳酸酯反应制备二氨酯二醇，再与聚己二酸丁二醇酯二醇和聚四氢呋喃二醇在催化剂存在下进行氨酯交换反应，得到脂肪族双软段聚氨酯热塑弹性体。具体步骤如下：

1)制备二氨酯二醇：先将二元胺与环碳酸酯按照摩尔比为1:(2～2.5)投料，在80～120℃氮气保护下反应6～9小时，静置结晶，过滤，两次重结晶后，获得二氨酯二醇；

2)制备脂肪族双软段热塑性聚氨酯弹性体：将步骤1)制得的二氨酯二醇单体与聚己二酸丁二醇酯二醇(HO-PBA-OH)及聚四氢呋喃二醇(HO-PTMG-OH)按照摩尔比为(5～7):(0.1～0.9):(0.9～0.1)投料，在催化剂、氮气保护下于160～180℃以油泵减压至1～5mmHg反应1～7小时，得到脂肪族聚氨酯热塑弹性体。

其中，步骤1)中所用的环碳酸酯具有通式(Ⅰ)所示的结构：

上式中：R¹为-CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-或-CH₂CH₂CH₂-等脂肪族亚烷基。

其中，步骤1)中提到的二氨酯二醇，为具有通式(II)所示的结构：

其中R¹为-CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-或-CH₂CH₂CH₂-等脂肪族亚烷基；R²为(CH₂)_h，h＝2～12。

步骤2)中所述的聚己二酸丁二醇酯二醇分子量在400～4000之间；聚四氢呋喃二醇的分子量在400～2000之间；