[發明專利]一種POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯及其制備方法

在審

• 申請號: 201610045804.2
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105504272A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 劉貴鋒;孔振武;吳國民;陳健;霍淑平;金燦
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08G71/04
• 分類號: C08G71/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明公開了一種POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯的制備方法，尤其涉及一種 由環碳酸酯基POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯的制備方法。

背景技術

非異氰酸酯聚氨酯(NIPU)作為一種新型環保的聚氨酯材料，不僅具有良好的加工 性能、耐化學腐蝕性及低的滲透性，而且制備及使用過程中摒棄了高毒性、濕敏性的多異氰 酸酯，因而具有毒副作用小、制備與使用工藝安全環保等優點，是新一代應用前景更為廣闊 的聚氨酯材料。然而，NIPU材料存在耐水性能差、玻璃化轉變溫度低等性能方面的不足，嚴 重制約了其相關產品的推廣和應用。

多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)作為一種發展前景良好的新型材料，不僅具有有機 硅材料密度低、熱穩定性好以及良好的耐水性和柔韌性，還具有無機硅材料強度高、耐高 溫、不易氧化、阻燃性能及抗輻射性能好等諸多優點。近年來，POSS在聚合物材料改性方面 已得到廣泛應用并取得有益成果。如POSS改性的聚酰亞胺(PolymerInternational,2012, 61:1344–1352)、環氧樹脂(PolymerDegradationandStability,2011,96:1821–1832)、 聚氨酯(JournalofAppliedPolymerScience,2012,126:E440–E454)、丙烯酸環氧樹脂 (ProgressinOrganicCoatings,2013,76:1477–1483)等復合材料在耐水、耐熱及力學性 能方面與改性前相比均有顯著提高。

發明內容

本發明針對松香基NIPU材料耐水性能差、玻璃化轉變溫度低等性能方面的不足， 提供一種POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯及其制備方法。其特點是通過化學共聚將環碳 酸酯基POSS引入松香基NIPU分子結構中，制得POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯復合材 料。

本發明采用以下技術方案：一種POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯，是以環氧基 POSS與CO₂在催化劑作用下反應合成環碳酸酯基POSS，再與松香基環碳酸酯、胺基化合物共 聚，制備得到POSS改性的非異氰酸酯聚氨酯。

制備所述的POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯的方法，該方法包含以下步驟：第 一步，制備環碳酸酯基POSS：以環氧基POSS與CO₂在催化劑作用下反應制備環碳酸酯基 POSS；第二步，制備POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯：將制備的環碳酸酯基POSS與松香基 環碳酸酯、胺基化合物共聚，得到POSS改性松香基非異氰酸酯聚氨酯；反應式為：

第一步中所述的催化劑是以金屬鹵化物為主催化劑、鄰二醇類化合物為助催化劑 的復合體系，金屬鹵化物與鄰二醇類化合物的質量比為1:0.1～2。

所述金屬鹵化物為溴化鋰、氯化鋰、碘化鉀、溴化鉀、溴化鋅中的一種，用量為環氧 基POSS質量的0.1～5％；所述的鄰二醇類化合物為乙二醇、1,2-丙二醇,1,2-丁二醇中的一 種。

第一步反應以N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺為溶劑。

第一步反應是在密閉反應釜中通入CO₂至壓力為0.5～5MPa，80～150℃反應2～ 24h。

第二步是將松香基環碳酸酯、環碳酸酯基POSS溶于少量有機溶劑，與胺基化合物 按環碳酸酯基/氨基物質的量之比為1:1混合均勻，反應溫度為25～120℃，反應時間為2～ 10h。

所述的有機溶劑為甲醇、丙酮、環丁酮、乙酸乙酯、四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N， N-二甲基甲酰胺中的一種或任幾種的混合物；所述的胺基化合物為乙二胺、丙二胺、己二 胺、癸二胺、對苯二胺、異佛爾酮二胺、四乙烯五胺或三乙烯四胺中的任一種。

本發明的有益效果：

1.本發明制備環碳酸酯基POSS的方法簡便，反應條件溫和，產物轉化率高，且制得 的環碳酸酯基POSS與基體樹脂具有良好的相容性。

2.本發明以可再生資源松香為原料制備生物質基非異氰酸酯聚氨酯，原料成本 低，來源廣泛，制備過程安全、無毒；制備的非異氰酸酯聚氨酯復合物材料具有良好的熱穩 定性、耐水性能及力學性能。

附圖說明

圖1環碳酸酯基POSS的紅外光譜圖。