[發明專利]一種相變保溫聚氨酯樹脂的制備方法

無效

• 申請號: 201010255444.1
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101891877A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 龔園園;鄭震;馮志成;顧雋;王新靈
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/10;C09K5/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 羅蔭培

技術領域

本發明涉及一種功能高分子材料的制備方法，特別是一種相變保溫聚氨酯樹脂的制備方法。

背景技術

相變材料是利用物質在相變過程中的吸熱和放熱效應來進行熱量儲存和溫度調控的物質，它通過對外界環境溫度的感應發生相變過程，產生吸熱或放熱現象。高分子固-固相變材料在其相變前后均為固態，無液體產生，體積變化小，無需考慮容器封裝問題，且有無毒無腐蝕、易加工成型等諸多優異性能，因而成為近年來相變儲能材料的研究熱點。

聚乙二醇分子鏈結構簡單，容易結晶，相變潛熱較高，是一種性能非常優異的固-液相變材料，在相變材料領域引起了極大的關注。當前，許多科學工作者通過各種于段把聚乙二醇轉變為高分子固-固相變材料，其中一個重要的方向就是把聚乙二醇引入到聚氨酯分子鏈中。

劉朋生等在Energy?Conversion?and?Management?47(2006)3185-3191中報道了以分子量10000的聚乙二醇為軟段，4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和1，4-丁二醇為硬段，采用兩步溶液法合成了具有固-固相變儲熱性能的聚氨酯材料。該材料中軟硬段相分離程度大，聚乙二醇能很好的富集并呈結晶態，因而相變焓達138.7J/g，但沒有討論其聚氨酯樹脂的力學性能。

胡金蓮等在Solar?Energy?Material&Solar?Cells92(2008)1245-1252中報道了以分子量3400的聚乙二醇為軟段，以4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯和1，4-丁二醇為硬段，通過本體聚合法合成了相變保溫聚氨酯樹脂，該樹脂相變焓可達100J/g，但力學性能較差，在100％伸長率時，拉伸強度不到0.8MPa。

四重氫鍵超分子聚合物近年來得到廣泛研究，由于多個氫鍵并列出現，氫鍵強度大大增強，并形成精確地配對關系。氫鍵的溫度敏感性和可逆性導致氫鍵型超分子聚合物具有和傳統共價鍵結合的聚合物不同的性能。

Meijer等在J.Am，Chem，Soc.1998，120，67616769中報道了具有脲基嘧啶酮基元(upy)的DDAA-AADD(A＝氫鍵受體，D＝氫鍵給體)型四重氫鍵超分子體系，其氫鍵結合常數可超過10⁶L/mol，在低分子量時就體現出與傳統高分子聚合物諸多類似的性質，諸如高的溶液粘度、形成凝膠、具有彈性等。但由于氫鍵結合的特點，又體現出了溫度依賴等環境響應性以及可逆的特征，使得這一體系的超分子聚合物有很多潛在的應用。其衍生物被廣泛地應用于自組裝、超分子聚合物和光電功能材料等領域..

接著，Meijer等又在Advanced?Material，2000，12，No，12中報道了將脲基嘧啶酮(upy)側基上接上1，6-己二異氰酸酯，然后將此含異氰酸根的合成子對多種含活潑氫的聚酯或聚醚二元醇進行封端，得到端基為脲基嘧啶酮(upy)的聚合物鏈，這些聚合物鏈通過四重氫鍵連接起來，自組裝為超分子體系，體系的力學性能相對聚酯或聚醚二元醇有了明顯提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相變保溫聚氨酯樹脂的制備方法，采用聚乙二醇作軟段，多異氰酸酯及含有四重氫鍵脲基嘧啶酮基元的擴鏈劑作硬段，合成一種相變保溫聚氨酯樹脂，該聚氨酯樹脂不僅具有優異的相變保溫性能，而且含有四重氫鍵作用，通過四重氫鍵自組裝成超分子結構，提高其力學性能。

本發明一種相變保溫聚氨酯樹脂的制備方法如下，以下均以重量份表示：

將1～94份已脫水的聚乙二醇溶解在50～100份有機溶劑中，加入5～95份多異氰酸酯和0.05～1.0份催化劑在反應器中混合均勻后在氮氣保護下50～120℃預聚反應2～5小時；再加入1～10份的擴鏈劑，仍在氮氣保護下50～120℃擴鏈反應3～7小時，然后倒入模具中，在60～100℃鼓風烘箱中除去有機溶劑，得到一種相變保溫聚氨酯樹脂。

本發明使用的聚乙二醇的分子量為600～20000。

本發明使用的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或4，4’-二環己基甲烷二異氰酸酯。

本發明使用的有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、二甲基亞砜、甲苯、二甲苯或環己酮。

本發明使用的催化劑為二丁基二月桂酸錫、辛酸亞錫、三亞乙基二胺或三乙胺。

本發明使用的擴鏈劑為含四重氫鍵脲基嘧啶酮基元的二元醇或二元胺，其結構式為