[發(fā)明專(zhuān)利]一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310315037.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103509167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊榮杰;唐啟恒;何吉宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G18/48
• 分類(lèi)號(hào): C08G18/48;C08G18/30;C08G73/10;C08L75/08
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯及其制備方法，屬于耐高溫材料、阻燃高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種介于一般橡膠與塑料之間的彈性材料，其主鏈上含有重復(fù)的氨基甲酸酯鏈段，大分子主鏈?zhǔn)怯刹ＡЩ瘻囟鹊陀谑覝氐娜嵝枣湺魏筒ＡЩ瘻囟雀哂谑覝氐膭傂枣湺吻抖味傻模鳛橐活?lèi)性能較為全面的材料，它既具有塑料的高強(qiáng)度，又具有橡膠的高彈性，高伸長(zhǎng)率，可制成泡沫塑料、橡膠、涂料、粘合劑、纖維、防水材料等一系列產(chǎn)品，因此被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、醫(yī)療和航天等領(lǐng)域。但是由于傳統(tǒng)TPU中含有耐熱性較差的氨基甲酸酯基,使得其熱穩(wěn)定性能較差，長(zhǎng)期使用溫度僅為80℃，短期使用溫度不超過(guò)120℃，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，PU即可發(fā)生熱降解，因此極大地限制了其應(yīng)用范圍。除了TPU耐熱性能較差以外，其作為一種有機(jī)高分子材料，在空氣中極易燃燒，燃燒時(shí)火焰非常劇烈且伴有黑煙，同時(shí)具有嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，其極限氧指數(shù)(LOI)僅為18-20之間，具有嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。因此對(duì)TPU的耐熱及其阻燃改性是一個(gè)十分緊迫的問(wèn)題。

目前，對(duì)TPU耐熱和阻燃的改性主要是通過(guò)物理共混和合成本質(zhì)阻燃聚合物材料的方式。物理共混方式就是將添加型阻燃劑分散于聚合物基材中，賦予基材阻燃性能，特點(diǎn)是阻燃劑與基材及基材中的其他組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加工工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用普遍，但需要改善阻燃劑與基材等組分間的相容性，提高阻燃聚合物材料的力學(xué)性能，避免阻燃劑遷出。為了有效地解決這些問(wèn)題，越來(lái)越多地研究集中在合成本質(zhì)阻燃、耐熱聚合物材料的方式。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將阻燃、耐熱基團(tuán)引入到聚合物分子結(jié)構(gòu)中，使其具有分解溫度高、耐熱性好、不容易燃燒的性質(zhì)。

聚酰亞胺（PI）是指主鏈含有酰亞胺環(huán)的一類(lèi)聚合物，剛性酰亞胺結(jié)構(gòu)賦予聚酰亞胺良好的耐熱性，且其自身具有較高的阻燃性能，發(fā)煙率低，屬于自熄性材料，可滿足大部分領(lǐng)域的阻燃要求。目前，已有多種方法成功地將PI或酰亞胺官能團(tuán)引入PU主鏈來(lái)改善其耐熱性能。早期的方法是通過(guò)將異氰酸跟封端的PI與二醇反應(yīng)來(lái)制備聚氨酯。Avadhani等曾經(jīng)報(bào)道，通過(guò)利用含有酰亞胺基的二異氰酸酯與聚醚來(lái)制備新型聚（氨酯-酰亞胺）。目前，更多的研究主要是將雜環(huán)基團(tuán)（酰亞胺、惡唑烷酮、三嗪、或磷腈單元等）引入到擴(kuò)鏈劑上，從而對(duì)PU的熱穩(wěn)定性進(jìn)行改性。Qin等人曾報(bào)道合成一種含有砜基和酰亞胺基的二醇擴(kuò)鏈劑來(lái)改善PU的熱穩(wěn)定性。聚氨酯熱穩(wěn)定性較差就是因?yàn)槠渲麈溕虾心蜔嵝暂^差的氨基甲酸酯基鏈節(jié)，上述改性的方法基本上只是在PU主鏈上引入耐熱基團(tuán)，并沒(méi)有對(duì)其氨基甲酸酯鏈節(jié)進(jìn)行改性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提出一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯及其制備方法，該方法制備的聚氨酯含酰亞胺官能團(tuán)，且耐高溫，同時(shí)含有酰亞胺環(huán)，聚醚，異氰酸酯，使其具有聚酰亞胺和聚氨酯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在聚合物復(fù)合材料中具有阻燃、耐高溫、高力學(xué)強(qiáng)度的作用。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯，其結(jié)構(gòu)式為：

其中Ar是中的任意一種；n為B的聚合度，

B為——CH₂CH₂CH₂CH₂O——，n=10-45；

或B為——CH₂CH₂——，n=20-500；

或B為n=10-70；

x為聚合度，x=1-10，y為聚合度，y=2-15，a為聚合度，a=20-90，b為聚合度，b=35-150。

本發(fā)明的一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯的制備方法，步驟為：

1）將液態(tài)無(wú)水聚醚二醇與液態(tài)二異氰酸酯混合，惰性氣體保護(hù)，攪拌，加熱進(jìn)行加成反應(yīng)，加熱溫度為70-90℃，加熱時(shí)間是1-15h；液態(tài)無(wú)水聚醚二醇與液態(tài)二異氰酸酯的摩爾比為0.1-1:1

2）將均苯四甲酸酐和溶劑加入步驟1）得到的產(chǎn)物，惰性氣體保護(hù)，攪拌，加熱進(jìn)行縮聚反應(yīng)，加熱溫度為60-100℃，加熱時(shí)間是2-24h；均苯四甲酸酐與步驟1）中液態(tài)無(wú)水聚醚二醇的摩爾比為0.1-1:1；液態(tài)無(wú)水聚醚二醇、液態(tài)二異氰酸酯、均苯四甲酸酐的質(zhì)量總和與溶劑的質(zhì)量比不大于1；

3）將步驟2）反應(yīng)結(jié)束后得到的產(chǎn)物的溶劑除掉得到聚酰亞胺型聚氨酯。