[发明专利]一种后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的方法

说明书

本发明涉及一种后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的方法，以商业化的二醇或二胺和二异氰酸酯反应制备成异氰酸酯封端的聚氨酯或聚脲预聚物，以合成带有硫代内酯的二羟基化合物为扩链剂，得到带有硫代内酯功能基团的聚氨酯，然后通过带有功能基团的伯胺与硫代酯内酯开环反应，最后通过巯基与带有功能基团的烯，炔或环氧反应，得到具有多种功能的聚氨酯。有益效果：功能基团与聚氨酯基体形成一个整体，有效的保证了材料结构的均一性，克服复共混因存在界面带来的问题。可以将多种目标功能基团接到聚氨酯分子链上实现功能性聚氨酯的制备，使整个制备过程简单、易行。本发明反应条件温和，反应迅速高效，原料易得，易于工业化生产功能聚氨酯材料。

技术领域

本发明属于双羟基硫代内酯的制备及利用硫代内酯化学后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的制备方法，涉及一种后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的方法。以商业化的二醇或二胺和二异氰酸酯反应制备成异氰酸酯封端的聚氨酯或聚脲预聚物，以合成带有硫代内酯的二羟基化合物为扩链剂，得到带有硫代内酯功能基团的聚氨酯，然后通过带有功能基团的伯胺与硫代酯进行开环反应，最后通过巯基与带有功能基团的烯或炔反应，得到具有多种功能的聚氨酯。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，开发高强度、高弹性和多功能材料是发展过程中必不可少的环节。聚氨酯作为一类高强度，高弹性的聚合物材料，已被广泛用于各个科学领域并取得了大量的成就，但就聚氨酯本身而言其功能单一。因此如何实现聚氨酯功能化以拓宽其使用成为聚氨酯材料研究的热点。

制备具有多种功能的聚氨酯在实际应用中具有重要的意义。目前在功能聚氨酯的制备上主要通过在聚合过程中引入所需功能基团，或者与功能性材料进行共混，如碳纳米材料，纳米金属材料，具有特定功能的有机材料等。这些方法制备的功能材料性能单一或者功能性分布不均一，严重的影响着后期的应用。另外，所用填料需要复杂的制备过程或繁琐的改性步骤，能耗大，亟需一种简单高效的方法制备多功能聚氨酯。

硫代内酯化学是一种简单高效后功能化聚合物的方法，但是利用硫代内酯化学后功能化弹性体的报道较少，目前还未见利用硫代内酯化学后功能化制备自修复聚氨酯，疏水聚氨酯、疏水发光聚氨酯、导电聚氨酯和发光导电聚氨酯的报道。

本发明采用了简单高效的硫代内酯化学制备多功能聚氨酯。同时通过控制后功能化过程中各种官能团比例，制备出具有不同功能的聚氨酯，为后续功能聚氨酯的发展奠定了扎实的基础。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的方法，提出了以在聚氨酯链上引入所需的功能基团代替以往在聚氨酯基体中加功能填料，而且工艺简单，反应高效，材料结构分布均一，易于批量化多功能聚氨酯的制备方法。

技术方案

一种后功能化策略快速制备功能性聚氨酯的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、含有双羟基硫代内酯的制备：

步骤1.1：将极性溶剂、硫代内酯单体和双羟基单体混合，同时开启搅拌器使体系升温20-50℃时，反应进行1～24后旋蒸，温度控制在60～70℃，压力-0.075MPa，除去反应生成的小分子挥发物，含有双羟基的硫代内酯粗产品；

所述硫代内酯单体和双羟基单体摩尔比为1︰1～1.5；

步骤1.2：将得到的粗产品经过硅胶柱分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷与甲醇的混合体积比为100︰1，最后进行旋蒸，得到纯的含有双羟基的硫代内酯；

步骤2、功能性聚氨酯的制备：

步骤2.1：将二胺、二醇或二者混合物质真空干燥后加入到带有机械搅拌的三口瓶中，开启机械搅拌；

步骤2.2：再加入二官能度的异氰酸酯，使其官能能度摩尔数与二醇或二胺摩尔数之比为2-1.2︰1；