[發明專利]一種碳硼烷雜化硅氧烷-聚氨酯的制備方法

有效

• 申請號: 202111036323.2
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113788926B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 暴利軍;劉善友;林宏;朱曄;郝平
• 申請（專利權）人: 內蒙合成化工研究所
• 主分類號: C08G18/65
• 分類號: C08G18/65;C08G18/61;C08G18/32;C08G18/10;C08L75/04;C09J175/04
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本發明涉及高分子材料領域，特別涉及一種碳硼烷雜化硅氧烷?聚氨酯的制備方法。步驟：1）在氮氣條件下，將二烷氧基硅烷與去離子水在一定溫度下進行縮聚反應數小時后，得到末端為烷氧基的硅氧烷齊聚物，繼續加入雙羥基碳硼烷保持75℃下進行醇解反應數小時，升溫至85℃蒸出縮聚副產物醇類，獲得端基為羥基的碳硼烷雜化硅氧烷齊聚物為A組分；2）將異氰酸酯溶于四氫呋喃溶劑中，加入小分子多元醇，在80℃下反應2?h，旋蒸除去四氫呋喃得到B組分；3）將A組分和B組分按一定質量比混合，加入有機錫類催化劑，攪拌均勻后得到碳硼烷雜化硅氧烷?聚氨酯。本發明制備材料固化過程中安全環保、固化溫度低、不產生環境污染的氣體。

技術領域

本發明涉及耐高低溫高分子材料領域，特別涉及一種碳硼烷雜化硅氧烷-聚氨酯的制備方法。

背景技術

聚氨酯是由德國化學家Otto?Bayer教授及其同事于1937年首次合成的，又稱為聚氨基甲酸酯，是指分子鏈中氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)或脲基團(-NHCOONH-)重復排列的大分子。聚氨酯用途廣泛，性能優異，利用不同的單體可以合成出性能迥異的聚氨酯產品。硅橡膠中的化學鍵均具有較高的鍵能及分子鏈處于較高的氧化狀態，如Si-O鍵的鍵能為451kJ/mol，大大高于C-O鍵的鍵能358kJ/mol，Si-C鍵的鍵能為324kJ/mol，明顯高于C-C鍵的鍵能306kJ/mol，這使得硅橡膠具有極為突出的耐熱性和耐氧化性。

碳硼烷是由碳原子、硼原子和氫原子構成的二十面體的籠狀結構，其特殊的空間結構和電子特性，使碳硼烷具備良好的耐水性能、耐化學性能和耐熱穩定性能，其中優異的耐熱性能尤其被受關注。將碳硼烷引入到硅氧烷-聚氨酯結構中，可以顯著的提高材料的耐熱穩定性。

聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物是一類很有發展前途的高分子材料。從分子鏈段結構看，有機硅鏈段可提供優異的熱穩定性、介電性、柔韌性、耐水性、透氣性及生物相容性；聚氨酯鏈段則可提供良好的力學性能、耐磨性、耐油特性等。因此，這種材料兼具聚硅氧烷和聚氨酯二者的優異性能，表現出良好的耐水性、低溫柔順性、表面富集性、介電性和優良的生物相容性。既克服了聚硅氧烷機械性能差的缺點，也彌補了聚氨酯耐候性差的不足。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種碳硼烷雜化硅氧烷-聚氨酯的制備方法，既能耐高溫，又耐化學介質的新型高分子材料，可用于耐高溫膠粘劑、耐高低溫復合材料、空間環境和深海探測等極端領域用材料的研制。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種碳硼烷雜化硅氧烷-聚氨酯的制備方法，包括步驟如下：

1)、在氮氣氛圍下，將二烷氧基硅烷與去離子水在70～80℃下進行縮聚反應5～8小時后，得到末端為烷氧基的硅氧烷齊聚物，繼續加入雙羥基碳硼烷保持70～80℃下進行醇解反應5～8小時，升溫至80～90℃蒸出縮聚副產物醇類，獲得端基為羥基的碳硼烷雜化硅氧烷齊聚物，所述二烷氧基硅烷、去離子水、雙羥基碳硼烷的摩爾比為(n+1)*m：nm：m+1，其中5≤n≤20，1≤m≤5；

2)、將異氰酸酯溶于四氫呋喃溶劑中，加入小分子多元醇，在70～90℃下反應2h，旋蒸除去四氫呋喃得到B組分，所述異氰酸酯、小分子多元醇的摩爾比為(2～4)：(0～1)，四氫呋喃質量為異氰酸酯與小分子多元醇總質量的5倍；

3)、將A組分和B組分按質量比1.86～28.17∶1混合，加入有機錫類催化劑，攪拌均勻后得到碳硼烷雜化硅氧烷-聚氨酯，所述有機錫類催化劑為樹脂總質量的0.1～1％。

進一步地，所述1)中的二烷氧基硅烷為：

中的任意一種。

進一步地，所述1)中的雙羥基碳硼烷為：

中的任意一種。

進一步地，所述1)中端基為羥基的碳硼烷雜化硅氧烷齊聚物的分子結構如下：