[發明專利]含有雙臂倍半硅氧烷修飾的聚氨酯的合成方法

有效

• 申請號: 201810367820.2
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108546322B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 遲虹;宋秀環;張肖肖;李天鐸
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C08G18/61
• 分類號: C08G18/61;C08G18/42;C08G77/16
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 于曉曉

本發明屬于聚氨酯類材料合成領域，具體涉及一種含有雙臂倍半硅氧烷修飾的線性疏水聚氨酯的合成方法。該方法包括：合成3,13?二氫八苯基硅氧烷B?POSS；合成3,13?雙(三甲基硅基)丙基八苯基B?POSS；再合成3,13?雙(三甲基硅基)丙基八苯基B?POSS(B?POSS?OH)；獲得含有B?POSS的低聚物；將含有B?POSS的低聚物轉變為B?POSS?PUs。通過本發明的方法制備所獲得的B?POSS?PUs，其熱穩定性、機械性能和疏水性都有顯著的增加。

技術領域

本發明屬于聚氨酯類材料合成領域，具體涉及一種含有雙臂倍半硅氧烷修飾的線性疏水聚氨酯的合成方法。

背景技術

有機或者無機材料嵌入聚合物中得到新穎的有機無機復合材料代表著一種新的增韌技術。多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種Si-O組裝的一種籠狀結構，由于獨特的三維結構，上面有一個或者是幾個有機基團連接在Si原子上，而外部的有機取代基可以被一系列極性或非極性的官能團取代。近年來，POSS 吸引了人們的注意力。人們將POSS嵌入到聚合物中來增強聚合物的性質(提高熱穩定性、機械性能等)。同時，POSS以及含有POSS的聚合物還可以作為填料來增加聚合物基質的物理性能，比如機械性能。目前，新穎的有機無機混合材料可以通過物理混合和化學反應來得到，對于化學反應生成的混合物是通過共價鍵的結合得到的，比如聚甲基丙烯酸酯–POSS共聚物，聚(環氧乙烷)–POSS 共聚物，環氧樹脂–POSS共聚物、聚酰胺–POSS共聚物，聚氨酯–POSS共聚物和苯并惡嗪-POSS共聚物等。由于聚合物中POSS的存在，混合物的熱穩定性、機械性能等性質都有所增加。但是，對于熱塑性混合物的研究，卻很少有人將合適的兩端帶有官能團的POSS單體通過逐步聚合反應引入聚合物的主鏈中。

聚氨酯(PU)是一類重要的材料,根據PU的化學組成和制備路線，PU可應用于各種日常生活中，比如包裝、汽車、涂料和消費品等方面，而且，由于一些 PU具有一定的生物兼容性，所以還被應用到了生物領域(傷口敷料、外科敷料和人工心臟等)。近年來，為了使PU具有更好的性能來滿足多方面的應用，很多人研究了關于POSS修飾的聚合物。Yi Mya和KunWei等人報道了關于POSS 修飾的PU，這類PU由于POSS剛性結構的存在，所以其熱穩定性和機械性能都有所增加。Raftopoulos等人通過PU鏈上的氨基甲酸酯、1,2-丙二醇異丁基POSS和氨乙基氨丙基異丁基POSS的結合，得到POSS修飾的PU,由于POSS 的存在，其玻璃化轉變溫度有所增強。Turri和Choudhury等人研究了單官能團 POSS修飾的線性PU的表面疏水性。這類POSS修飾的PU由于POSS的存在，表面自由能降低而表面疏水性有所增強。Zheng等人在合成的網狀PU中引入了兩個多功能團的POSS單體，這類PU的熱穩定性和機械性能都有所增加。但是，很少有人將雙功能化的雙臂倍半硅氧烷(B-POSS)引入線性熱塑性有機無機PU 主鏈中。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明將雙功能化的B-POSS引入線性熱塑性有機無機線性PU主鏈中，有效的解決了線性PU易交聯的問題，使所獲得的線性有機無機復合PU的熱穩定性和機械性能都有明顯增加。

本發明中，發明人將B-POSS引入到線性PU的主鏈中。由于B-POSS有很大的空間位阻，所以這就有效的解決了線性PU易交聯的問題，發明人所得到的線性有機無機復合PU的熱穩定性和機械性能都有所增加。而且，己內酯在這里作為擴鏈劑，通過其開環反應得到的聚己內酯(PCL)是一種疏水性的脂肪族聚酯，而且它還具有一定的生物相容性，所以含有PCL的聚合物也有相應的性質。

通過開環反應和縮合反應得到的主鏈上含有B-POSS的一系列線性有機無機PU(B-POSS-PUs)。聚合物的結構通過核磁(¹H NMR)、紅外(FTIR)和凝膠色譜柱(GPC)來表征的。B-POSS-PUs的表面形貌是通過掃描電鏡(SEM)觀察的。此外，熱學性能是通過熱重分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)來研究的。聚合物的結晶性是通過X射線衍射(XRD)來探究的。