[發(fā)明專利]一種基于非揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑及其制備和應用

有效

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• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110951081B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 徐洪耀;劉義長;趙崗;光善儀
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學
• 主分類號: C08G77/388
• 分類號: C08G77/388;C08G77/04;C08G77/26;C08G18/18
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達

本發(fā)明涉及一種基于非揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑及其制備和應用，結(jié)構(gòu)如式I所示。制備：利用了霍夫曼烷基化反應，將帶有不同烷基鏈長度的鹵代烷與八氨基POSS采用一鍋法合成了具有不同鏈長的多功能雜化催化材料，本發(fā)明方法操作簡單、反應材料易得，反應迅速，反應條件溫和，所述的不揮發(fā)性反應型多功能POSS基叔胺類催化劑在制備低氣味聚氨酯材料方面具有較好的應用前景。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于不揮發(fā)型催化劑及其制備領域，特別涉及一種基于非揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑及其制備和應用。

背景技術(shù)

聚氨酯材料是一類產(chǎn)品形態(tài)多樣的多用途合成樹脂。聚氨酯和其他合成樹脂不同的地方，是原料品種豐富、配方組合多，產(chǎn)品形式和應用領域非常廣泛。在合成聚氨酯的過程中，催化劑起著重要的作用。它是嫁接反應原料和反應產(chǎn)物的橋梁。聚氨酯催化劑能提高反應速率，提高生產(chǎn)效率，選擇性促進正反應、抑制副反應。在許多聚氨酯制品生產(chǎn)中，催化劑是一種常用的助劑，用量雖少，但作用很大。

叔胺催化劑聚氨酯生產(chǎn)過程中常用的催化劑。在聚氨酯使用過程中，由于胺催化劑的高揮發(fā)性，叔胺小分子會不斷地從成品中遷移出來，發(fā)出惡臭的氣味，從而對人體健康造成危害。聚氨酯材料因其良好的性能被廣泛應用在汽車內(nèi)飾、座椅等，但是聚氨酯中的胺類小分子催化劑會造成車內(nèi)有氣味，并且還會含有揮發(fā)性有機物(VOCs)。2017年J.D.Power發(fā)布了中國新車質(zhì)量研究。研究顯示中國汽車消費者對新車投訴最多的問題是車內(nèi)有令人不愉快的氣味，車內(nèi)異味已成為用戶痛點，改善刻不容緩。由環(huán)保部和國家質(zhì)檢總局聯(lián)合制定的強制性國家標準《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》在2019年1月1日起開始正式執(zhí)行。新標準進一步收緊了汽車內(nèi)部空氣中有害物質(zhì)的限值。所有新定型的銷售車輛必須嚴格執(zhí)行該標準。因此使用低揮發(fā)、低VOCs的聚氨酯催化劑成為必然趨勢。

目前小分子叔胺催化劑的替代品大致分為兩種。第一種是帶有活潑氫基團的反應性叔胺。CN201680038225.3“用于聚氨酯應用的反應性胺催化劑”得到了一種能夠耐受最多120℃的溫度的熱穩(wěn)定共價鍵的具有異氰酸酯反應性基團的叔胺催化劑。這種催化劑保持共價結(jié)合到泡沫上而沒有叔胺催化劑逸出。從而得到了無胺排放的聚氨酯泡沫制品，解決了小分子叔胺逸出散發(fā)出的惡臭氣味，但其合成方式復雜，產(chǎn)品成本較高。第二種則是大分子叔胺。CN201580017373.2“用于聚氨酯材料的吡咯烷類催化劑”合成了一些列吡咯類催化劑化合物，這樣的催化劑用于生產(chǎn)高品質(zhì)聚氨酯泡沫，同時也降低聚氨酯泡沫生產(chǎn)與使用過程中小分子胺對環(huán)境及人體產(chǎn)生的危害，但是此種催化劑只能應用于聚氨酯泡沫塑料中，應用范圍較窄。

POSS作為一種新型的有機-無機雜化粒子，不僅同時具有無機組份和有機組分的優(yōu)點，還具有兩者協(xié)同效應產(chǎn)生的新性能，成為分子結(jié)構(gòu)設計最具潛力的選擇。基于POSS納米粒子的小尺寸效應、界面與表面效應、量子效應等特性，將其引入聚合物中，可以賦予復合材料良好的熱穩(wěn)定性、較高的機械強度、耐高溫、抗氧化及抗老化性，同時具有力學、光、介電、阻燃性等眾多的優(yōu)異性能，將其通過共聚或物理共混等方式引入到聚合物體系，使得它在改性聚合物方面具有其它普通無機納米材料無可比擬的優(yōu)勢。使用大分子的叔胺催化劑是一種較好的催化劑。對于POSS基的引入有利于限制在使用的過程中催化劑被遷移出來，而且POSS基叔胺催化劑會賦予聚氨酯基體良好的熱性能及機械性能。使得聚氨酯有著更加廣泛的應用。現(xiàn)有專利技術(shù)并沒有不揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于非揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑及其制備和應用，克服現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)的叔胺類催化劑易散發(fā)的小分子產(chǎn)品，有令人惡的胺臭氣味的缺點、常用的聚氨酯材料催化劑在使用的過程中產(chǎn)生令人不愉快氣味的技術(shù)問題，本發(fā)明首先通過γ―氨丙基三乙氧基硅烷水解合成末端基團為氨基的籠形聚倍半硅氧烷(八氨基POSS)，然后通過霍夫曼烷基化反應將八氨基POSS與一端帶有鹵素原子的烷基鏈通過冷凝回流條件下反應，制備了一系列的不揮發(fā)型多功能性POSS基叔胺類催化劑。

本發(fā)明的一種如通式I所示POSS功能雜化材料，