二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的制备原料：二氧化碳基多元醇：75～210份，三羟甲基丙烷单油酸甘油酯：2.8～14.8份，含有亲水基侧链的二元醇：3.5～11.8份，脂肪族二异氰酸酯：21.5～70.2份，催化剂：0.05～0.15份，抗氧剂：0.35～1.5份，扩链剂：2.3～4.8份。本发明专利技术以具有生物降解性能的二氧化碳基二元醇作为软段制备生物聚氨酯，主链结构中引入了三羟甲基丙烷单油酸甘油酯长烷基链的二元醇，提高其机械性能，结构中引入了侧链含有亲水基的二元醇，制备了一种可生物降解二氧化碳基聚氨酯。本发明专利技术还提供了一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体的制备方法。制备方法。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯弹性体
，尤其涉及一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯作为我国年产超千万吨的大宗材料，由于其独特的结构带来的高强度、抗撕裂、耐磨损等特点，已经在胶粘剂、薄膜、纤维、泡沫、涂料等领域得到了广泛的应用，在国计民生的各个领域都可以看到聚氨酯材料的应用。然而，也正是由于其特殊的惰性结构，具有非常高的稳定性，在自然界以及堆肥条件下都无法得到降解，给对环境产生大量的聚氨酯废弃物，造成巨大的白色污染。尽管已有大量的通过物理、化学方法来解决这种材料的回收，但是这些方法都不能从聚氨酯树脂材料的根源上真正解决这类惰性材料的回收问题。
[0003]解决聚氨酯材料的生物降解性，其核心是生物酶解过程，要求结构具有一定的亲水性，这样微生物就容易附着在其表面，从而分泌的酯酶首先攻击聚氨酯的酯键，使其发生水解断裂，破坏聚氨酯材料的高聚物链，生成低分子量的化合物，聚氨酯片段进一步发生裂解，最终完成生物降解过程。将亲水性基团的聚乙二醇引入到聚氨酯主链结构中是改善聚氨酯亲水性比较常用的方法，已经得到了大量的研究。然而，聚乙二醇作为醚键来说，链段容易旋转，柔顺性较好，会降低聚氨酯的机械性能。因而，将PEG引入到了聚氨酯主链结构中，即使增加了材料的亲水性，提高了聚氨酯材料的生物降解性，但是，却大大降低了材料的机械性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体及其制备方法，本专利技术中的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体同时具有良好的生物降解性和机械性能。
[0005]本专利技术提供一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的制备原料：
[0006]二氧化碳基多元醇：75～210份，三羟甲基丙烷单油酸甘油酯：2.8～14.8份，含有亲水基侧链的二元醇：3.5～11.8份，脂肪族二异氰酸酯：21.5～70.2份，催化剂：0.05～0.15份，抗氧剂：0.35～1.5份，扩链剂：2.3～4.8份。
[0007]优选的，所述二氧化碳基多元醇的分子量为1000～5000g/mol，碳酸脂含量为40～80wt％。
[0008]优选的，所述含有亲水基侧链的二元醇由聚乙二醇单甲醚和含有羧基的二元醇在酯化催化剂和带水剂存在的条件下得到的酯化产物。
[0009]优选的，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基
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1，6
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二异氰酸酯、1,4
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丁烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。
[0010]优选的，所述催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、新癸酸铋、月桂酸铋和二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。
[0011]优选的，所述扩链剂为1,2
‑
丙二醇、1,3
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丙二醇、1,4
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丁二醇、1，6
‑
己二醇、1,7
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庚二醇、1,8
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辛二醇和1,4
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环己二醇中的一种或几种。
[0012]本专利技术提供如上文所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0013]A)将二氧化碳基多元醇、三羟甲基丙烷单油酸甘油酯和含有亲水基侧链的二元醇混合后加热至105～115℃，进行减压，然后降温至80～100℃，加入脂肪族二异氰酸酯、催化剂和抗氧剂，进行反应；
[0014]B)将所述步骤A)得到的反应产物升温至130～150℃，加入扩链剂，进行反应，反应完成后进行熟化，得到二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体。
[0015]优选的，所述步骤A)中减压的时间为1～2小时，减压的压力为50～200Pa。
[0016]优选的，所述步骤A)中反应的时间为1～3小时；所述步骤B)中反应的时间为3～5min。
[0017]优选的，所述熟化的温度为80～90℃，所述熟化的时间为8～12小时。
[0018]本专利技术提供了一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的制备原料：二氧化碳基多元醇：75～210份，三羟甲基丙烷单油酸甘油酯： 2.8～14.8份，含有亲水基侧链的二元醇：3.5～11.8份，脂肪族二异氰酸酯：21.5～70.2份，催化剂：0.05～0.15份，抗氧剂：0.35～1.5份，扩链剂：2.3～4.8 份。本专利技术以具有生物降解性能的二氧化碳基二元醇作为软段制备生物聚氨酯，主链结构中引入了三羟甲基丙烷单油酸甘油酯长烷基链的二元醇，扩大分子链之间的距离，提高其机械性能，为了提高其生物降解性能，结构中引入了侧链含有亲水基的二元醇，制备了一种可生物降解二氧化碳基聚氨酯。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的制备原料：
[0020]二氧化碳基多元醇：75～210份，三羟甲基丙烷单油酸甘油酯：2.8～14.8 份，含有亲水基侧链的二元醇：3.5～11.8份，脂肪族二异氰酸酯：21.5～70.2 份，催化剂：0.05～0.15份，抗氧剂：0.35～1.5份，扩链剂：2.3～4.8份。
[0021]在本专利技术中，所述二氧化碳基多元醇的来源没有特殊限制，具体的，本专利技术实施例中所使用的二氧化碳基多元醇可参照中国专利CN107868239进行制备，所述二氧化碳基多元醇的分子量优选为1000～5000g/mol，更优选为2000～4000g/mol，如1000g/mol，1500g/mol，2000g/mol，2500g/mol，3000 g/mol，3500g/mol，4000g/mol，4500g/mol，5000g/mol，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述二氧化碳基多元醇的碳酸酯含量优选为 40～80wt％，更优选为50～70wt％，如40wt％，50wt％，60wt％，70wt％，80 wt％，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。在本专利技术的具体实施例中，所使用的二氧化碳基多元醇可以是分子量为5000g/mol，碳酸酯含量为 80wt％；或分子量为2000g/mol，碳酸酯含量为40wt％；或分子量为3000g/mol，碳酸酯含量为50wt％；或分子量为3500g/mol，碳酸酯含量为60wt％。
[0022]在本专利技术中，所述含有亲水基侧链的二元醇的重量份数优选为3.5～11.8 份，更优选为5～10份，如3.5份，4份，4.5份，5份，5.5份，6份，6.5份， 7份，7.2份，7.5份，8份，8.5
份，8.7份，9份，9.5份，10份，10.5份， 11份，11.5份，11.8份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
[0023]所述含有亲水基侧链的二元醇优选为由聚乙二醇单甲醚和含有羧基的二元醇在酯化催化剂和带水剂存在的条件下得到的酯化产物，具体制备步骤如下：
[0024]氮气保护下，往三口烧瓶中加入1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，包括以下重量份数的制备原料：二氧化碳基多元醇：75～210份，三羟甲基丙烷单油酸甘油酯：2.8～14.8份，含有亲水基侧链的二元醇：3.5～11.8份，脂肪族二异氰酸酯：21.5～70.2份，催化剂：0.05～0.15份，抗氧剂：0.35～1.5份，扩链剂：2.3～4.8份。2.根据权利要求1所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二氧化碳基多元醇的分子量为1000～5000g/mol，碳酸脂含量为40～80wt％。3.根据权利要求1所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，其特征在于，所述含有亲水基侧链的二元醇由聚乙二醇单甲醚和含有羧基的二元醇在酯化催化剂和带水剂存在的条件下得到的酯化产物。4.根据权利要求1所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基
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1，6
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二异氰酸酯、1,4
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丁烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的二氧化碳基生物降解聚氨酯弹性体，其特征在于，所述催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、新癸酸铋、月桂酸铋和二月桂酸二丁基锡中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的二氧化碳基生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦群，
申请(专利权)人：聚源化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：