[發(fā)明專利]聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710052806.5
• 申請日: 2007-07-23
• 公開（公告）號: CN101125927A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚曉明;石紅娥;張尖兵;王平;王友平
• 申請（專利權(quán)）人: 孝感學(xué)院
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C09D175/04;C09J175/04;C09K3/10
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所
• 代理人: 程祥;馮衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法和用途，屬于高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚氨酯(PU-Polyurethane)是聚氨基甲酸酯的簡稱，它是一種優(yōu)良的高分子材料。它是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯(lián)劑等原料制成的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地改變產(chǎn)品形態(tài)及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產(chǎn)品。與其它高分子材料相比，聚氨酯具有很多優(yōu)點，如物料機械性能好，性能可調(diào)節(jié)范圍廣、成型工藝性能好等。PU是世界六大發(fā)展的合成材料之一。就其應(yīng)用廣度而言，它已躍為諸種合成材料的首位。

互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(Interpenetrating?polymer?network，IPN)是由兩種或多種聚合物互相貫穿的交織網(wǎng)絡(luò)。互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的概念是60年代Mmllar提出來的，它是用化學(xué)的方法將兩種或兩種以上的聚合物相互貫穿形成交織網(wǎng)狀的一類新型復(fù)相聚合物材料。高聚物分子相互貫穿而形成網(wǎng)絡(luò)體系，參與互穿的聚合物之間并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而是相互交叉滲透，機械纏結(jié)，起到“強迫互溶”和“協(xié)同作用”。這種網(wǎng)絡(luò)間的纏結(jié)明顯地改善了體系的分散性、界面親水性，從而提高了相對穩(wěn)定性，實現(xiàn)了聚合物性能互補，達到改性的目的。

互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物是聚合物共混與復(fù)合的重要手段，可看作是以化學(xué)方法來實現(xiàn)聚合物物理共混的一種新穎技術(shù)，IPN是近代多相聚合物的主要發(fā)展方向之一，世界各國都非常重視。在涂料領(lǐng)域中，IPN的應(yīng)用前景令人鼓舞，通過原料的選擇，配方設(shè)計的調(diào)整和合成工藝的改變，可以制得具有特定性能的多品種、多用途的IPN，用于配制各種新型專用涂料。有這關(guān)這方面的工作，目前還處于初創(chuàng)階段，用于涂料的IPN大都是同步IPN(SIN)和膠乳IPN(LIPN)。當(dāng)兩種聚合物形成IPN時，可提高它們的混溶性，加寬相應(yīng)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的范圍。隨著兩種聚合物組分混溶性的增加，IPN的兩個玻璃化溫度相互靠近而形成一個寬闊的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域，在此區(qū)域可有效的振阻尼，因此IPN具有優(yōu)異的阻尼性能。IPN合物阻尼涂料和隔音涂層的應(yīng)用越來益廣泛，通常將它分為伸展型阻尼涂層和束縛聚合涂層兩種。采用漸變型IPN可使伸展阻尼層和束縛層結(jié)合為同一的整體。例如：Sperling等人制備的具有硬的表面(起束縛層的作用)和粘彈內(nèi)層(阻尼層)的漸變型IPN，使其有極好的減震阻尼性能，因此IPN阻尼涂料有著極為廣泛的前景。

目前的聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)型材料多由多元醇和多異氰酸酯反應(yīng)得到預(yù)聚物，再與交聯(lián)劑烯類單體、醚類化合物、環(huán)氧樹脂等共聚，最后體系中剩余的異氰酸根經(jīng)過吸潮形成聚氨酯網(wǎng)絡(luò)而固化。由于表面固化后，水分向內(nèi)部的擴散受到阻礙，使得材料內(nèi)部剩余異氰酸根的吸潮固化比較困難，體系內(nèi)部固化的時間較長。另外，烯類單體、醚類化合物的揮發(fā)性較強，毒性較大，在使用過程中造成一系列的環(huán)境污染問題；環(huán)氧樹脂類材料顏色較暗，強度較低，耐溶劑性能不好；丙烯酸體系具有保光保色及戶外耐久性好的特點，但由于丙烯酸的揮發(fā)性和毒性造成了污染，并對工藝操作帶來了很多不便之處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法和用途，所得聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)型材料阻燃性能好，固化反應(yīng)可以不依賴潮氣而完成，同時所用交聯(lián)劑的毒性小，操作安全方便。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，由丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯和聚氨酯預(yù)聚體在引發(fā)劑和催化劑的作用下互穿得到；其中丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯由丙烯酸和環(huán)氧氯堿性催化劑和阻聚劑存在的條件下反應(yīng)，蒸餾得到；聚氨酯預(yù)聚體由多羥基化合物和2，4-甲苯二異氰酸酯反應(yīng)得到。

上述聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的制備方法：(1)在催化劑和阻聚劑存在下，將丙烯酸和環(huán)氧氯丙烷按照摩爾比為1∶0.5～2.5的配比混合，在50～150℃下反應(yīng)6～12小時得到丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯(以下簡稱組分A)；(2)將多羥基化合物和2，4-甲苯二異氰酸酯按照多羥基化合物中OH/2，4-甲苯二異氰酸酯中-NCO為1∶1～1∶4摩爾比的比例混合，在5～50℃以下反應(yīng)1～3小時得到聚氨酯預(yù)聚體(以下簡稱組分B)；(3)在催化劑和引發(fā)劑存在下，組分A和組分B按照1∶0.5～3.5摩爾比的比例，室溫下固化反應(yīng)3～15天得到聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。

上述多羥基化合物為蓖麻油、豆油或甘油等。

上述步驟(1)所用催化劑為N，N-二甲基苯胺，所用阻聚劑為對苯二酚；步驟(3)所用催化劑為二丁基二月桂酸錫，所用引發(fā)劑為過氧化苯甲酰亞胺。