一种耐热性超支化聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热性超支化聚氨酯及其制备方法，包括以下步骤：(1)将二异氰酸酯溶入非质子溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将三聚氰胺溶于有机溶剂中，并与步骤(2)中所得聚氨酯预聚体混合，在50～80℃温度下搅拌反应2～24小时，得到超支化聚氨酯。本发明专利技术能解决现有聚氨酯耐热性差的缺陷，合成方法简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超支化聚合物
，更具体地，涉及一种耐热性超支化聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯(PU)通常是由构成硬段的多异氰酸酯和构成软段的多元醇通过逐步聚合合成。由于其优异的耐腐蚀性、耐磨性以及良好的低温弹性、生物相容性等性能，在涂料、胶黏剂、弹性体、生物材料等领域已经被广泛应用。但是，PU的耐热性差，使用温度一般不超过80℃，80℃以上材料就会软化，甚至变形，导致力学性能明显下降，严重的限制了PU在高温领域的应用，因此，提高PU的耐热性已经成为PU领域焦点之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐热性超支化聚氨酯及其制备方法，以解决现有聚氨酯耐热性差的问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种耐热性超支化聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入非质子溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将三聚氰胺溶于有机溶剂中，并与步骤(2)中所得聚氨酯预聚体混合，在50～80℃温度下搅拌反应2～24小时，得到超支化聚氨酯。一种耐热性超支化聚氨酯，由上述所述的耐热性超支化聚氨酯的制备方法制备。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的制备方法通过A2+B3法合成具有支化结构的耐热性超支化聚氨酯，使得超支化聚氨酯含有大量的活性端氨基以及刚性氮杂环。活性端氨基不仅可以增加体系氢键数量，使体系分子间的作用力增强，还增加了活性亲水基团的数量，提高卫生性能；三聚氰胺(B3单体)为超支化聚氨酯加入了刚性氮杂环，提高了超支化聚氨酯的耐热性；随着刚性氮杂环的增加，体系中硬段逐渐增高，限制分子链的运动，提高了超支化聚氨酯的拉伸强度；本方法合成反应简单，原料易得，成本低，易操作。附图说明图1本专利技术的超支化聚氨酯的红外光谱图；图2为本专利技术的超支化聚氨酯的TGA图谱；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。本专利技术的耐热性超支化聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯(IPDI)溶入非质子溶剂中，并在氮气环境下滴加至聚酯多元醇(PCDL)中，并向其中加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体(即A2单体)；步骤(2)：将三聚氰胺(即B3单体)溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在50～80℃温度下搅拌反应2～24小时，得到超支化聚氨酯，本专利技术是通过A2+B3法直接聚合形成超支化聚氨酯(HBPU)。上述技术方案中，所述步骤(1)中，先将聚酯多元醇在120～130℃温度下真空脱水1～2小时，并冷却至室温后，再加入反应体系中进行反应。优选的，所述二异氰酸酯中—NCO与聚酯多元醇中—OH的物质的量之比为1.1～1.9:1；所述步骤(2)中加入的三聚氰胺与步骤(1)中所得到的聚氨酯预聚体的物质的量之比为1.1～1.4:1。优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮异氰酸酯中的一种或两者的混合物。优选的，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇中的一种或两者的混合物。优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂加入的量为二异氰酸酯和聚酯多元醇总质量的0.2％。优选的，所述非质子溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃、四氯化碳或丙酮中的一种。优选的，所述有机溶剂为二甲基亚砜。一种耐热性超支化聚氨酯，由上述所述的耐热性超支化聚氨酯的制备方法制备。实施例1：(1)准确称取10g聚碳酸酯二醇(分子量为1000)于四口烧瓶中，在130℃条件下，利用油泵真空脱水2小时后降至室温；(2)将2.89g异氟尔酮异氰酸酯和20mL非质子溶剂混合，在氮气保护的条件下，滴加至步骤(1)中，同时滴加0.0258g催化剂二月桂酸二丁基锡，在80℃温度下反应为2小时得到聚氨酯预聚体；(3)准确称取0.924g三聚氰胺溶于20mL二甲基亚砜溶剂中，与步骤(2)所得聚氨酯预聚体混合反应，在80℃温度下反应为2小时制得耐热性超支化聚氨酯。实施例2：(1)准确称取10g聚己二酸丁二醇酯二醇(分子量为1000)于四口烧瓶中，在120℃条件下，利用油泵真空脱水1小时后降至室温；(2)将3.3g甲苯二异氰酸酯和20mL非质子溶剂混合，在氮气保护的条件下，滴加至步骤(1)中，同时滴加0.0266g催化剂二月桂酸二丁基锡，在60℃温度下反应为4小时得到聚氨酯预聚体；(3)准确称取1.176g三聚氰胺溶于20mL二甲基亚砜溶剂中，与步骤(2)所得聚氨酯预聚体混合反应，在50℃温度下反应为24小时制得耐热性超支化聚氨酯。实施例3：(1)准确称取5g聚碳酸酯二醇和5g聚己二酸丁二醇酯二醇的混合物于四口烧瓶中，在120℃条件下，利用油泵真空脱水1小时后降至室温；(2)将2.45g异氟尔酮异氰酸酯和20mL非质子溶剂混合，在氮气保护的条件下，滴加至步骤(1)中，同时滴加0.0284g的催化剂二月桂酸二丁基锡，在70℃温度下反应为3小时得到聚氨酯预聚体；(3)准确称取1.0g三聚氰胺溶于20mL二甲基亚砜溶剂中，与步骤(2)所得聚氨酯预聚体混合反应，在60℃温度下反应为12小时制得耐热性超支化聚氨酯。实施例4：(1)准确称取10g聚碳酸酯二醇于四口烧瓶中，在130℃条件下，利用油泵真空脱水1.5小时后降至室温；(2)将1.11g异氟尔酮异氰酸酯和1.74g甲苯二异氰酸酯的混合物与20mL非质子溶剂混合，在氮气保护的条件下，滴加至步骤(1)中，同时滴加0.0257g的催化剂二月桂酸二丁基锡，在80℃温度下反应为3小时得到聚氨酯预聚体；(3)准确称取1.15g三聚氰胺溶于20mL二甲基亚砜溶剂中，与步骤(2)所得聚氨酯预聚体混合反应，在80℃温度下反应为4小时制得耐热性超支化聚氨酯。实施例1～4中的非质子溶剂可以为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃、四氯化碳或或丙酮；非质子溶剂对二异氰酸酯起到溶剂化作用，形成不稳定的活性中间体，具有催化作用，利于单分子反应。本专利技术所制备的耐热性超支化聚氨酯可应用于涂料、胶黏剂、抗菌材料等。1、超支化聚氨酯合成红外光谱分析：将实施例1中合成得到的超支化聚氨酯在红外光谱仪下分析，得到如图1所示的超支化聚氨酯的红外光谱图，从谱线图中明显可以看出，2270cm-1处NCO的伸缩振动特征峰已经消失，表明官能团—NCO和—NH2已经完全反应；图中的3300cm-1处有微弱的伸缩振动特征峰，表明产物含有官能团—NH—键，而1538处代表—CONH—中的—NH—键变形振动特征峰，表明产物中含有氨酯基；2942cm-1处代表—CH非对称伸缩振动特征峰，1251cm-1处的特征峰代表三聚氰胺结构中的—C＝N—伸缩振动峰；1741cm-1处是聚碳酸酯二醇(PCDL)和氨基酯中游离的—C＝O—伸缩振动峰。以上分析可以说明超支化聚氨脂已经合成。2、热分解能力分析：由于本专利技术的超支化聚氨酯(HBPU)中含有大量的支化结构，限制链段运动，使得HBPU中的氨基甲酸酯、羰基以及脲基之间的相互作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热性超支化聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入非质子溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将三聚氰胺溶于有机溶剂中，并与步骤(2)中所得聚氨酯预聚体混合，在50～80℃温度下搅拌反应2～24小时，得到超支化聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种耐热性超支化聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入非质子溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将三聚氰胺溶于有机溶剂中，并与步骤(2)中所得聚氨酯预聚体混合，在50～80℃温度下搅拌反应2～24小时，得到超支化聚氨酯。2.如权利要求1所述的耐热性超支化聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，先将聚酯多元醇在120～130℃温度下真空脱水1～2小时，并冷却至室温后，再加入反应体系中进行反应。3.如权利要求1所述的耐热性超支化聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯中—NCO与聚酯多元醇中—OH的物质的量之比为1.1～1.9:1；所述步骤(2)中加入的三聚氰胺与步骤(1)中所得到的聚氨酯预聚体的物质的量之比为1.1～1.4:1。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：易昌凤，田军，张博晓，肖利吉，李庚茜，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42