一种非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法，属于胶粘剂技术领域，该制备方法将三官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、含氢离子的氢型大孔阳离子交换树脂和催化剂混合在真空条件下通入CO2反应；加入二官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、2,3

【技术实现步骤摘要】
一种非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法


[0001]本专利技术属于胶粘剂
，具体涉及一种非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯是大分子主链上含有较多氨基甲酸酯官能团的一类聚合物，是迄今为止用途最广的聚合物之一。在工业上，聚氨酯一般由异氰酸酯和多元醇及其他功能性单体在催化剂的作用下反应生成。由于原料的多样化以及分子结构的可调节性，可根据自身需求制得由软至硬的不同的聚氨酯材料。常规聚氨酯合成方法要使用异氰酸酯单体。而异氰酸酯单体通常是通过光气法合成的。光气为剧毒气体，严重污染环境。同时，由于异氰酸酯单体本身挥发性较强，活性高的异氰酸酯基对人体和环境存在较大的安全隐患。
[0003]为了减少或避免异氰酸酯的使用，相关技术人员不断研究，开发了非异氰酸酯聚氨酯的合成方法，目前使用的主要有两种。第一种是利用环状碳酸酯与胺类开环制备得到聚氨酯，使用的环状碳酸酯多为二氧化碳，这种方法环保高效且成本低廉。如申请号为200910105394.6的中国专利技术专利，就是采用催化剂催化合成多环状碳酸酯，再利用多环状碳酸酯再与有机胺反应制备非异氰酸酯聚氨酯。但这种方法中，环状碳酸酯和胺类反应得到的聚氨酯分子量较小，同时在反应过程中常常有较多副反应生产，严重影响产品品质。第二种是利用氮丙啶及其衍生物与二氧化碳直接得到氨基甲酸酯结构的化合物，这种方法反应快速，得率高。但由于烷基氮丙啶小分子挥发性强，毒性高，对作业人员不友好，且制得的含氨基甲酸酯结构的化合物也可能含有一定量高毒性的单体，影响后续使用者的身体健康。同时，氮丙啶小分子在反应条件下容易发生自聚，影响最终产品的官能度。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种不使用有生物刺激性的异氰酸酯组分，对生产者和使用者均友好，且产品品质优良的非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、将三官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、大孔阳离子交换树脂和催化剂混合，真空条件下通入二氧化碳，然后升温至65-85℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第一反应物；
[0007]所述大孔阳离子交换树脂为含氢离子的氢型大孔阳离子交换树脂；
[0008]步骤2、在步骤1所的第一反应物中加入二官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、2,3-环氧丁二酸和溶剂，真空条件下通入二氧化碳，升温至70-95℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第二反应物；
[0009]步骤3、过滤步骤2所得第二反应物中大孔阳离子交换树脂，然后调节体系pH＝7-9，加水至产品固含量45-55％，升温至60℃减压蒸馏直至溶剂含量低于0.5％，然后再加水
至产品固含量45-55％，得到非异氰酸酯聚氨酯。
[0010]本专利技术采用的另一种技术方案为：一种由上述的非异氰酸酯聚氨酯的制备方法制备得到的聚氨酯。
[0011]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，在制备聚氨酯过程中不使用任何有生物刺激性异氰酸酯基的化合物，以CO2与氮丙啶聚合物为原料反应合成聚氨酯，CO2无毒、资源丰富且廉价，氮丙啶聚合物挥发性低，生产过程中对作业人员和环境友好，大大提升了生产的安全性，是一种环保的聚合生产方式，通过本专利技术提供的非异氰酸酯聚氨酯的制备方法制备得到的聚氨酯分子链为Y型结构，分子链之间作用力较线型聚氨酯分子链强烈，因而可以提供优异的力学性能，尤其初期性能建立较快，同时所得聚氨酯分子量高，分子链分布更窄，副反应少，反应稳定，完全可代替现有异氰酸酯聚氨酯。
具体实施方式
[0012]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
[0013]本专利技术提供一种非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1、将三官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、大孔阳离子交换树脂和催化剂混合，真空条件下通入二氧化碳，然后升温至65-85℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第一反应物；
[0015]所述大孔阳离子交换树脂为含氢离子的氢型大孔阳离子交换树脂；
[0016]步骤2、在步骤1所的第一反应物中加入二官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、2,3-环氧丁二酸和溶剂，真空条件下通入二氧化碳，升温至70-95℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第二反应物；
[0017]步骤3、过滤步骤2所得第二反应物中大孔阳离子交换树脂，然后调节体系pH＝7-9，加水至产品固含量45-55％，升温至60℃减压蒸馏直至溶剂含量低于0.5％，然后再加水至产品固含量45-55％，得到非异氰酸酯聚氨酯。
[0018]从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术选择氮丙啶聚合物为原料，氮丙环活性比小分子氮丙啶及其衍生物活性低，在适当的温度、pH和催化剂条件下，二氧化碳中的碳原子进攻氮丙环中的氮原子，氮和二氧化碳中的碳形成C-N键，氮丙环开环，形成具有聚合活性的中间体，此中间体能进攻带双键的化合物，形成聚合物；在此过程中特殊的选择三官能团的氮丙啶聚合物作为起始剂，配合选择双官能团氮丙啶聚合物作为链增长剂，最终能够得到三臂长链聚合物，干燥后，三臂长链聚合物的链相互作用力比直链聚合物更高，进而可赋予产品力学性能，尤其是初期力学性能高；
[0019]同时，本申请特定的选择双端烯丙基化合物，由于两个端基均含有双键，在合适的条件下，两个端基均能与中间体形成氨基甲酸酯结构，烯丙基结构接入主链，增加了聚氨酯化合物分子的柔性和自由度，是聚氨酯分散体柔韧性更佳；双端烯基化合物增加了水性聚氨酯分散体的化学交联位点，提高了聚氨酯分散体的自身内聚力，可赋予产品良好的力学性能；
[0020]本申请特定的选择2,3-环氧丁二酸作为亲水剂，提供产品在水中的稳定性，含氢离子的氢型大孔阳离子交换树脂，能够除去稳定氮丙啶基团的碱性物质，提高氮丙啶聚合物与二氧化碳的活性，同时又极易通过过滤等简单手段从体系中去除。
[0021]进一步的，按摩尔份计，步骤1中添加A份的三官能度氮丙啶聚合物、B份的双端烯丙基化合物、C份的大孔阳离子交换树脂、D份的二氧化碳和M份的催化剂；
[0022]按摩尔份计，步骤2中添加E份的二官能度氮丙啶聚合物、F份的双端烯丙基化合物、G份的2,3-环氧丁二酸、H份的二氧化碳和N份的溶剂；
[0023]其中，B＝3*A；0.01*(A+E)≤C≤0.03*(A+E)；10*A≤D≤15*A；8*A≤E≤18*A；F＝E；0.1*A≤G≤0.25*A；16*A≤H≤24*A；0.01*A≤M≤0.05*A；30*A≤N≤80*A。
[0024]进一步的，所述三官能度氮丙啶聚合物的结构式为：
[0025][0026]R4为甲基或乙基。
[0027]进一步的，所述三官能度氮丙啶聚合物为三羟甲基丙烷-三[3-(2-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将三官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、大孔阳离子交换树脂和催化剂混合，真空条件下通入二氧化碳，然后升温至65-85℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第一反应物；所述大孔阳离子交换树脂为含氢离子的氢型大孔阳离子交换树脂；步骤2、在步骤1所的第一反应物中加入二官能度氮丙啶聚合物、双端烯丙基化合物、2,3-环氧丁二酸和溶剂，真空条件下通入二氧化碳，升温至70-95℃，反应2-5h后降温至30-40℃，得到第二反应物；步骤3、过滤步骤2所得第二反应物中大孔阳离子交换树脂，然后调节体系pH＝7-9，加水至产品固含量45-55％，升温至60℃减压蒸馏直至溶剂含量低于0.5％，然后再加水至产品固含量45-55％，得到非异氰酸酯聚氨酯。2.根据权利要求1所述的非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，其特征在于，按摩尔份计，步骤1中添加A份的三官能度氮丙啶聚合物、B份的双端烯丙基化合物、C份的大孔阳离子交换树脂、D份的二氧化碳和M份的催化剂；按摩尔份计，步骤2中添加E份的二官能度氮丙啶聚合物、F份的双端烯丙基化合物、G份的2,3-环氧丁二酸、H份的二氧化碳和N份的溶剂；其中，B＝3*A；0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱元进，饶长贵，陈国栋，
申请(专利权)人：福建华夏蓝新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：