[发明专利]一种基于聚醚酯多元醇的聚氨酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于聚醚酯多元醇的聚氨酯的制备方法及应用，涉及海洋防污材料技术领域。本发明通过工艺流程的设计，以聚乙二醇PEG及聚醚二元醇为引发剂，使含酯键化合物开环合成聚醚酯多元醇，再将聚醚酯多元醇与二异氰酸酯反应，形成端基为异氰酸酯的链段，最后通过扩链剂，制备成单组份弹性可降解基于聚醚酯多元醇的聚氨酯，从而在聚氨酯软段中引入聚醚酯链段和聚乙二醇链段，通过控制聚氨酯的亲水性及链段结构，调节聚氨酯的降解速率，使得聚氨酯同时具备亲水性和可调控的降解速率，并且具有较好的机械性能，可满足海洋装备中弹性海洋防污涂层的综合需求。

技术领域

本发明涉及海洋防污材料技术领域，特别涉及一种基于聚醚酯多元醇的聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术

随着海洋经济活动的日益发展，海洋工程中新装备及仪器发展迅速，其中弹性基材在海洋装备及仪器中应用广泛。但由于海洋装备及仪器中弹性基材与海水直接接触，造成海洋中植物、动物及微生物直接附着于弹性基材表面，从而影响海洋装备及仪器的使用，因此亟需开发弹性基材用海洋防污涂层。

现有海洋防污涂层通常采用丙烯酸自抛光防污涂层，由于丙烯酸树脂性质热粘冷脆，使得现有丙烯酸自抛光防污涂层难以应用于弹性基材海洋防污领域。此外，防污涂层中污损释放涂层主要是通过高航速使海洋污损生物脱落，一定程度限制了其于弹性基材海洋防污的应用。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

现有海洋装备采用的弹性海洋防污涂层为不可降解弹性树脂及防污剂构成，由于弹性树脂不可降解，弹性海洋防污涂层后期释放的防污剂浓度较低，达不到防污效果，弹性海洋防污涂层的防污性能较差，防污期效较短，对海洋设备的防污保护效果差。

发明内容

针对相关技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于聚醚酯多元醇的聚氨酯及其制备方法和应用，通过工艺流程的设计，以聚乙二醇PEG及聚醚二元醇为引发剂，使含酯键化合物开环，从而合成聚醚酯多元醇，再将聚醚酯多元醇与二异氰酸酯反应，形成端基为异氰酸酯的链段，最后通过扩链剂，制备成单组份弹性可降解基于聚醚酯多元醇的聚氨酯。本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种基于聚醚酯多元醇的聚氨酯的制备方法，所述方法包括：

（1）将10~20份聚乙二醇PEG与20~50份聚醚二元醇共同溶于第一溶剂得到反应溶液，然后将所述反应溶液升温至110°C ~120°C，采用冷凝回流方式除水后保温静置处理1~2h，所述聚乙二醇PEG的平均分子量为100~500，所述第一溶剂包括二甲苯或甲苯中的至少一种；

（2）向所述反应溶液加入第一催化剂，然后将所述反应溶液升温至120°C~130°C，在3~5h内向所述反应溶液缓慢滴加20~50份含酯键化合物，滴加完成后在120°C~130°C的反应温度下反应2~4h，所述第一催化剂包括辛酸亚锡、氧化锌或氯化亚锡中的至少一种；

（3）将所述反应溶液降温至60°C ~90°C，分别加入5~25份二异氰酸酯和0.1~0.3份第二催化剂并在60°C ~90°C的反应温度下反应2~4 h后，再将所述反应溶液降温至20°C ~50°C并分别加入第二溶剂和1~10份扩链剂，最后将所述反应溶液升温至60°C ~90°C继续进行反应，当检测到所述反应溶液的异氰酸酯百分比含量值在预设数值范围内时停止反应，制备得到基于聚醚酯多元醇的聚氨酯，所述第二催化剂包括二月桂酸二丁基锡、月桂酸铋或异辛酸铋中的至少一种，所述第二溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺DMF或二甲基亚砜DMSO中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述预设数值范围为0~0.01%。

在一个优选的实施例中，所述聚醚二元醇包括聚四氢呋喃醚多元醇PTMG或聚环氧丙烷多元醇PPG中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述含酯键化合物包括乙交酯、丙交酯、戊内酯或己内酯中的至少一种。