[發明專利]一種自封閉型聚氨酯預聚物

有效

• 申請號: 202110320247.1
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113061230B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張源源;張田林
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/75;C08G18/73;C08G18/50
• 代理公司: 連云港權策知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32399
• 代理人: 何文豪

本發明涉及一種自封閉型聚氨酯預聚物，其特別涉及自封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，是利用N?(4?羥基?3?甲酰基芐基)?N?端羥基聚醚季銨鹽與多異氰酸酯為原料，叔胺作為堿試劑催化加成反應和聚合反應制得的。自封閉型聚氨酯預聚物在受熱解封閉時，熱解產生的封閉劑依然鏈接在聚氨酯預聚物高分子鏈上，充當填料或材料的功能改性劑，實現物質資源的優化利用，不再釋放到空中或產品中造成環境污染或資源浪費。

技術領域

本發明涉及一種封閉型聚氨酯預聚物，特別涉及自封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚物，屬于功能高分子材料領域。

背景技術

聚氨酯預聚物是由多異氰酸酯與多元醇為原料，以非等摩爾比反應制得的，所以聚氨酯預聚物鏈結構中含有化學活性端基。按照其活性端基，聚氨酯預聚物可分為：端異氰酸酯基聚氨酯預聚體、端羥基聚氨酯預聚體、封閉型聚氨酯預聚體，也包括末端基團為端丙烯酸酯基或端硅烷基的聚氨酯預聚體等。其中端異氰酸酯基聚氨酯預聚體是常用的品種之一，主要作為粘合劑或涂料的固化劑，棉織物、蠶絲、木材、酚醛樹脂、氨基樹脂、聚酰胺或聚氨酯等材料的后化學改性劑或整理劑。但是端異氰酸酯基聚氨酯預聚體的自然存放時間短，使用過程又易受到濕空氣的影響，其后人們發明了自然條件下化學惰性的封閉型聚氨酯預聚體。

封閉型聚氨酯預聚體指的是針對端異氰酸酯基聚氨酯預聚體的端異氰酸酯基與封閉劑進行反應制得的。常使用的封閉劑包括有機醇、硫醇、酰芳胺、苯酚、乙酰乙酸乙酯、咪唑、丙酮肟、亞硫酸氫鈉、硼酸等。這些封閉劑分子結構中都含有活性N-H、C-H、O-H或S-H基團，可以與端異氰酸酯基聚氨酯預聚體的異氰酸酯基進行加成反應，制得含有氨基甲酸酯結構單元的聚氨酯預聚體，即是封閉型聚氨酯預聚體。封閉性聚氨酯預聚體的端異氰酸酯基暫時失去化學活性，自然條件下穩定性高，易于保存、運輸或使用。

封閉型聚氨酯預聚體在應用過程中，通常受熱分解失去封閉劑，重現端異氰酸酯基聚氨酯預聚體。然而封閉型聚氨酯預聚體在熱解封閉時會釋放出來的封閉劑，通常釋放到空中或產品中，不易回收，給生產環境和現場工人造成了污染或危害，同時也造成物質資源的無端浪費。近些年來，人們已經關注開發低毒高效且解封閉溫度較低的新型封閉劑。但是依然沒有考慮如何二次利用解封閉時釋放出來的封閉劑。為此，本發明創制一種自封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚體，目的是其在受熱解封閉時，封閉劑不因解封閉而釋放出來，依然連接在端異氰酸酯基聚氨酯預聚體的高分子鏈上，充當填充物或指定材料的功能改性劑，實現物質資源的優化利用。

發明內容

本發明提供一種自封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚體，其特征在于具有通式(Ⅰ)所示結構：

其中通式(Ⅰ)中的R₁和R₂烷基指的是C₁～C₁₈烴基，選自C₁～C₁₈亞烴基或中的一種，其中q選自1～200之間的自然數；n選自2～2000之間的自然數，m選自1～2000之間的自然數。

所述自封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚體的制備方法是：稱取多異氰酸酯和有機溶劑于反應器中，控溫50～90℃，按照異氰酸酯基(-NCO)與羥基(-OH)摩爾比值(也即是聚氨酯R值)為2.0～2.2的比例，再稱取端羥基聚醚季銨鹽和催化劑緩慢加入反應器中，攪拌反應2～12小時，其間采用二正丁胺滴定分析方法，分析檢測反應器內反應物料中-NCO含量與預定值相符后，將反應器內物料溫度降低至室溫，制得端異氰酸酯基聚氨酯預聚物的溶液；其后在所述端異氰酸酯基聚氨酯預聚物溶液中加入堿試劑，攪拌反應2～4小時后，提高反應器內物料溫度至50～90℃反應，直至反應器中物料檢測不出-NCO為止，蒸餾回收可揮發性物質，所述可揮發性物質包括有機溶劑、催化劑、堿試劑；然后向反應體系中加入質量近同于反應器中殘留固體物的水，并進行攪拌分散，再鼓入氧氣，檢測反應器內物料pH值不再降低后，將反應釜內的反應產物送入真空干燥其中，60℃下真空干燥后，即制得所述自封閉封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚物；下述反應展示了所述自封閉封閉端異氰酸酯基聚氨酯預聚物的制備過程和解封閉過程：