一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术属于碳减排和聚氨酯材料制备技术领域，具体公开了一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法。本发明专利技术先将刚性环氧化合物与CO2进行反应，得到刚性环状碳酸酯，然后将产物与二胺进行反应，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯，并与发泡剂混合进行发泡，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。本发明专利技术通过对原料结构、基团进行限定，提高了非异氰酸酯聚氨酯的机械性能和可调节性；本发明专利技术通过采用常压、低温等温和反应条件，通过调节反应物与发泡剂的用量等，使反应程度明显增强，达到优异的发泡效果。达到优异的发泡效果。达到优异的发泡效果。

【技术实现步骤摘要】
一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚氨酯材料制备
，尤其涉及一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯材料具有优良的物理、化学性能，能广泛用于生产塑料、泡沫等领域。在近年来，聚氨酯消费规模逐年增加，获得市场的一致好评，具有非常广阔的市场前景。但是传统聚氨酯的生产过程中，常采用光气法将胺转化为异氰酸酯，但是光气有剧毒，长期吸入对人体有严重危害，有严重的弊端。同时，异氰酸酯产品易与水发生反应，不利于聚氨酯的制备以及异氰酸酯的储存和运输等。
[0003]基于环碳酸酯与胺反应的非异氰酸酯聚氨酯即是我们理想的替代材料，非异氰酸酯聚氨酯产品不仅拥有较异氰酸酯更加优异的性能，可运用在粘合剂、泡沫材料等多个领域，而且生产非异氰酸酯聚氨酯所需条件更加温和，能耗更低。由于环状碳酸酯产品种类少，合成工艺复杂，反应需要高温高压等不利因素影响，非异氰酸酯聚氨酯的工业化发展进程缓慢。此外，当前非异氰酸酯聚氨酯合成原料多以柔性环状碳酸酯和柔性二胺为主，导致其黏性较大而机械性能较差，极大限制了其在泡沫保温材料等领域的发展与应用。
[0004]因此，如何提供一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法，在降低生产成本的同时提高非异氰酸酯聚氨酯泡沫的机械强度是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫及其制备方法，以解决现有市面上采用非异氰酸酯聚氨酯合成的泡沫材料机械强度低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)刚性环氧化合物与二氧化碳在催化剂条件下进行反应，得到刚性环状碳酸酯；
[0009]2)将刚性环状碳酸酯与刚性二胺进行反应，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯；
[0010]3)将刚性非异氰酸酯聚氨酯与发泡剂混合，进行发泡，发泡结束得到刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。
[0011]优选的，所述步骤1)中反应的温度为25～50℃，反应的时间为2～12h，刚性环氧化合物与二氧化碳的摩尔比为1：1.2～1.5，催化剂与刚性环氧化合物的质量比为1：50～1500。
[0012]优选的，所述刚性环氧化合物包括环氧环己烷、环氧苯乙烷、2
‑
苯基环氧丙烷、环氧大豆油、苯代环氧丙酸乙酯和1,2
‑
环氧丁烷中的一种或几种。
[0013]优选的，所述步骤1)中的催化剂为聚离子液体超分子催化剂；制备方法为：先将1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液和偶氮二异丁腈混合，进行聚合反应，得到氨基聚离子液体，然后将氨基聚离子液体与氯化锌混合，得到聚离子液体超分子催化剂。
[0014]优选的，所述1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液中的1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴和偶氮二异丁腈的质量比为100：1～3，所述1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液中的1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴与氯化锌的摩尔比为1：1～4，所述1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液的摩尔浓度为0.5～2mol/L；
[0015]所述聚合反应的温度为60～100℃，聚合反应的时间为8～12h。
[0016]优选的，所述步骤2)中的刚性环状碳酸酯与刚性二胺的摩尔比为0.1～3：1，反应的温度为25～70℃，反应的时间为0.5～3h。
[0017]优选的，所述刚性二胺包括对苯二胺、己二胺、乙二胺、异氟尔酮二胺、对氨基二苯甲烷、对氨基二苯乙烷、1,5
‑
二氨基戊烷和二氨基二苯甲烷中的一种或几种。
[0018]优选的，所述步骤3)中发泡剂与刚性二胺的摩尔比为0.01～0.5：1，发泡的时间为1～5h，发泡的温度为20～70℃。
[0019]优选的，所述发泡剂包括环戊烷、异戊烷、二氧化碳、碳酸氢钠、聚甲基氢硅氧烷或五氟丁烷中的一种或几种。
[0020]本专利技术的另一目的是提供一种由所述制备方法制备得到的刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。
[0021]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术反应温和，在常压、低温下通过两步反应即可高效反应得到刚性聚氨酯材料；
[0023]2、催化剂为自主研发催化剂，通过在水溶液中常温组装得到，制备条件温和、成本低，适合大规模生产应用；
[0024]3、通过对原料结构、基团进行限定，生成了具有刚性可调节的非异氰酸酯聚氨酯泡沫，显著提高非异氰酸酯聚氨酯的机械性能。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为实施例3制备得到的刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0028]1)刚性环氧化合物与二氧化碳在催化剂条件下进行反应，得到刚性环状碳酸酯；
[0029]2)将刚性环状碳酸酯与刚性二胺进行反应，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯；
[0030]3)将刚性非异氰酸酯聚氨酯与发泡剂混合，进行发泡，发泡结束得到刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。
[0031]在本专利技术中，所述步骤1)中反应的温度为25～50℃，具体可以为26℃、28℃、30℃、35℃、40℃、45℃；反应的时间为2～12h，具体可以为4h、5h、6h、8h、10h；刚性环氧化合物与二氧化碳的摩尔比为1：1.2～1.5，优选为1：1.3～1.4，进一步优选为1：1.35；催化剂与刚性
环氧化合物的质量比为1：50～1500，优选为1：100～1200，进一步优选为1：400～1000，再一步优选为1：600。
[0032]在本专利技术中，所述刚性环氧化合物包括环氧环己烷、环氧苯乙烷、2
‑
苯基环氧丙烷、环氧大豆油、苯代环氧丙酸乙酯和1,2
‑
环氧丁烷中的一种或几种。
[0033]在本专利技术中，所述步骤1)中的催化剂为聚离子液体超分子催化剂；制备方法为：先将1
‑
乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液和偶氮二异丁腈混合，进行聚合反应，得到氨基聚离子液体，然后将氨基聚离子液体与氯化锌混合，得到聚离子液体超分子催化剂。
[0034]在本专利技术中，所述1
‑
乙烯基
‑3‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)刚性环氧化合物与二氧化碳在催化剂条件下进行反应，得到刚性环状碳酸酯；2)将刚性环状碳酸酯与刚性二胺进行反应，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯；3)将刚性非异氰酸酯聚氨酯与发泡剂混合，进行发泡，发泡结束得到刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫。2.根据权利要求1所述的一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中反应的温度为25～50℃，反应的时间为2～12h，刚性环氧化合物与二氧化碳的摩尔比为1：1.2～1.5，催化剂与刚性环氧化合物的质量比为1：50～1500。3.根据权利要求2所述的一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述刚性环氧化合物包括环氧环己烷、环氧苯乙烷、2
‑
苯基环氧丙烷、环氧大豆油、苯代环氧丙酸乙酯和1,2
‑
环氧丁烷中的一种或几种。4.根据权利1～3任一项所述的一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的催化剂为聚离子液体超分子催化剂；制备方法为：先将1
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乙烯基
‑3‑
丙氨基咪唑溴溶液和偶氮二异丁腈混合，进行聚合反应，得到氨基聚离子液体，然后将氨基聚离子液体与氯化锌混合，得到聚离子液体超分子催化剂。5.根据权利4所述的一种刚性非异氰酸酯聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述1
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乙烯基
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丙氨基咪唑溴溶液中的1
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乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：史利娟，易群，黄毅，洪秋贤，邱明月，武昊楠，李博豪，陈恒君，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：