[發明專利]一種可快速降解的聚氨酯聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310658729.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103665307A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王大保;朱彥;唐勁松
• 申請（專利權）人: 上海華峰材料科技研究院（有限合伙）;上海華峰新材料研發科技有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/32;C07C69/67;C07C69/708;C07C67/03
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及改性高分子材料的技術領域，特別涉及一種可快速降解的聚氨酯聚合物及其制備方法和應用。

背景技術

聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復的氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統稱，其主要是由多異氰酸酯和活潑氫的化合物反應制備的。選擇不同數目官能基團和不同類型的基團，采用不同合成工藝，能制備出性能各異、表觀形式各種各樣的聚氨酯產品。從十分柔軟到極其堅硬的泡沫塑料，有耐磨性能優異的彈性體，有高回彈的合成纖維、抗撓曲性能優良的合成皮革等，逐漸形成一個品種多樣、性能各異的新型合成材料系列。隨著產品應用的不斷拓展，這類聚合物已成為從航空飛行器到工農業生產，從文體器樂到人們日常的衣、食、住、行等各個領域中必不可少的材料。

目前，聚氨酯的產量和銷售仍保持強勁增長，特別是在聚氨酯地膜、醫用級TPU管、化纖、包裝、PU革方面的應用，使其市場進一步擴大。但聚氨酯廢棄物在自然界中很難自然降解，為此大量的廢棄物將給環境帶來巨大的壓力。

對聚氨酯的有效處理成為人類面臨的新問題。目前，已經開發出多種聚氨酯的回收技術。研究發現：大量含有C-C鍵的PU材料在一定條件下燃燒，可產生大量熱能。但在回收熱能的同時，常伴有CO、CO2、氧化氮、氯化氫等對環境有害的氣體產生，造成二次污染，因此，對PU廢料進行焚燒回收熱能是一種無奈過渡方法。

簡單的廢棄的聚氨酯經過凈化處理后，再用熔融加工成品質稍低的產品。高檔聚氨酯通過化學醇解為小分子多元醇，這些降解產物可以作為膠黏劑或生產聚氨酯的原材料?；瘜W降解需要消耗大量的多元醇，降解溫度高，設備損耗大。聚氨酯廢棄物在長期使用過程中，容易部分降解，變黃，含有大量抗氧劑，這些聚氨酯廢棄物的醇解產物沒有利用價值。此外，應用在食品包裝、地膜等一次性產品上，回收難度很大，且回收成本過高或回收價值太小也不值得回收利用。

因此，從結構上設計可快速降解的聚氨酯，使其廢棄物在自然環境中能較快的降解為小分子產物，這對聚氨酯長遠發展十分有利。理論上，聚氨酯分子鏈段上酯鍵水解的活性是完全相同的，不管是在鏈端，還是鏈的中間部分，水解發生與否取決于水分子接近酯鍵的難易程度。影響這些難易程度的化學因素包括親水性、形態結構、分子量及高聚物的組成等。水解介質進入無定形區域要比結晶區域容易的多，酯鍵的斷裂首先發生在無定形區域，然后才是結晶區域。因此，結晶度是影響水解速率的一個重要因素，結晶度越高，聚酯的水解速率將越慢。

發明內容

本發明目的在于提供一種可快速降解的聚氨酯聚合物，以解決現有技術中聚氨酯聚合物通過燃燒降解時會造成二次污染或通過化學醇解降解時成本高的技術性問題。

本發明的另一目的在于提供上述可快速降解的聚氨酯聚合物的制備方法，以解決現有技術中聚氨酯聚合物通過燃燒降解時會造成二次污染或通過化學醇解降解時成本高的技術性問題。

本發明的再一目的在于提供上述可快速降解的聚氨酯聚合物的應用。

本發明目的通過以下的技術方案實現：

一種可快速降解的聚氨酯聚合物，包括硬段和軟段，所述硬段含有類羥基乙酸酯結構。

優選地，所述類羥基乙酸酯結構包括化合物（I）、（II）的其中一種或兩種：

其中，R₁為丙二撐、丁二撐、戊二撐、己二撐、庚二撐、辛二撐或葵二撐；R′、R″分別為氫、羥烷基或氨基烷基的其中一種；R₂為乙二撐、丙二撐、丁二撐、一縮乙二撐、新戊二撐、己二撐或1,4-環己二甲撐；R″′、R″″分別為氫、羥烷基或氨基烷基的其中一種。

上述的可快速降解的聚氨酯聚合物的制備方法，包括以下步驟：

將有機異氰酸酯和多元醇聚合生成聚氨酯聚合物，所述多元醇包括可降解多元醇和不可降解多元醇。

優選地，所述有機異氰酸酯選自六亞甲基異氰酸酯、4,4’-亞甲基-二(環己基異氰酸酯)、異佛爾酮異氰酸酯、甲苯-2,4-二異氰酸酯、4，4’-亞甲基-二(苯基異氰酸酯)的其中一種或幾種。

優選地，所述不可降解多元醇選自聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯多元醇、聚己二酸二乙二醇丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇、聚己內酯二醇、聚碳酸酯二醇的其中一種或幾種。

優選地，所述可降解多元醇選自化合物（I）、（II）的其中一種或兩種：