一种尿素基聚酰胺聚脲及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种非异氰酸酯型尿素基聚酰胺聚脲及其制备方法，采用非异氰酸酯路线，使用尿素与二元胺反应得到端氨基封端的硬段，通过将其与小分子二元酸或者羧基封端的预聚物反应可得到聚酰胺聚脲

【技术实现步骤摘要】
一种尿素基聚酰胺聚脲及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其是涉及一种尿素基聚酰胺聚脲及其制备方法
。

技术介绍

[0002]聚酰胺聚脲不仅具有聚酰胺强度高
、
加工性能好
、
耐热性优异和成本低等优点，还具有聚脲良好的机械性能
、
耐磨性能
、
耐溶剂性能
、
耐老化性能
、
耐核辐射性能
。
这些优异的性能使聚酰胺聚脲在如薄膜
、
纤维
、
工程塑料
、
弹性体等方向具有巨大应用前景
。
目前，绝大多数的聚脲是通过异氰酸酯为原料来制备
。
但是异氰酸酯本身是一种有毒的物质，在生产与使用时对环境污染严重，对操作者健康造成很大伤害
。
除此之外，异氰酸酯还存在生产成本高的问题
。
[0003]因此，研究和开发非异氰酸酯路线制备聚脲具有非常重要的科学意义和应用价值
。
但是，目前非异氰酸酯法制备的聚脲还存在许多不足，如：专利文献1（公开号 CN104592512B
）提供了一种二氧化碳基聚脲的制备方法，但是反应需要高压，反应生产条件苛刻；专利文献2（公开号 CN110684193A
）提出一种尿素与二元胺为原料制备聚脲的方法，但是在反应过程中只进行熔融反应缺少缩聚反应，得到的聚脲只能与环氧产品共混作为涂料使用，应用范围极其有限；非专利文献
1(
华东理工大学学报自然科学版
2006(06):714
‑
717. DOI:10.14135/j.cnki.1006
‑
3080.2006.06.018)
使用聚酰胺预聚物与尿素反应，然后通过环氧丙烷交联固化得到一种聚酰胺聚脲，其数均分子量较低，仅为
1.55
×
104，只能作为抗水剂使用；非专利文献2（
Journal of Applied Polymer Science, 2022(27/28):139.DOI:10.1002/app.52 513
）中唐栋霖教授使用尿素与己二胺
、
癸二胺进行熔融缩聚反应，得到的聚脲，其拉伸强度为
64MPa
，断裂伸长率为
200%
，但由于聚合物的分子结构中缺少软段，韧性和抗冲击性能较差
。
可见，目前非异氰酸酯路线制备的聚脲的结构与性能与传统的聚脲存在差异，无法替代传统的聚脲，限制了其大规模化应用
。
为解决上述问题，目前急需开发一种性能优异的聚酰胺型非异氰酸酯聚脲
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种尿素基聚酰胺聚脲及其制备方法，以解决现有技术中存在的非异氰酸酯型聚脲的分子链缺乏软段，抗冲击性差以及生产条件苛刻不易于工业化的技术问题
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种尿素基聚酰胺聚脲的制备方法，包括以下步骤：步骤一
、
在常压（
101.325KPa
）下避免与空气接触的环境中，将尿素与二胺单体或多胺化物加入反应装置中，其中尿素与胺的摩尔比为
1:1.01
‑
1:3
，升温至
50℃
‑
200℃
，反应
0.5
‑5小时，生成氨基封端的第一脲类反应产物；所述步骤一中氨基封端的第一脲类反应产物的结构式为：
式中
R1、R2为
C4‑
C
18
脂肪族碳链和芳香族碳链；所述二胺单体选自碳原子数
C4‑
C
18
的二胺
、
氨基封端的低聚物的一种或几种的任意比例的共混物；步骤二
、
在常压下避免与空气接触的环境中，向所述第一脲类反应产物中加入二元酸类化合物或者羧基封端的齐聚物；其中二元酸与步骤一所述尿素的摩尔比为
0.2:1
‑
1.2:1
，反应温度为
100
‑
320℃
，反应时间为
0.5
‑
4h
，得到氨基羧基封端的含酰胺键的第二脲类反应物；所述氨基羧基封端的含酰胺键的第二脲类反应物的结构式：
R1、R2、R3为脂肪族碳链
、
芳香族碳链
、
半芳香族碳链；所述二元酸类化合物选自碳原子数
C2‑
C
12
的二元酸
、
酸酐
、
羟基酸或二元酸二甲酯中的一种或几种的任意比例的共混物；所述羧基封端的齐聚物选自羧基封端的聚酯齐聚物，羧基封端的聚醚齐聚物
、
羧基封端的聚酰胺齐聚物
、
羧基封端的聚硅氧烷齐聚物；步骤三
、
将所述第二脲类反应物进行缩聚反应，反应温度为
140℃
‑
360℃
，反应压力为1‑
500Pa
，反应时间为
0.5
‑
8h。
[0006]进一步地，步骤一中，所述尿素与胺的摩尔比为
1:1.5
ꢀ‑
1:2.5。
[0007]进一步地，步骤一中，反应温度为
100℃
‑
180℃。
[0008]进一步地，步骤一中，反应时间为2‑
3h。
[0009]优选地，步骤一中，所述碳原子数
C4‑
C
18
个碳的二胺选自
1,4
‑
丁二胺
、1,5
‑
戊二胺
、2
‑
甲基
1,5
‑
戊二胺
、1,6
‑
己二胺
、1,7
‑
庚二胺
、1,8
‑
辛二胺
、1,9
‑
壬二胺
、1,10
‑
癸二胺
、1,11
‑
十一亚甲基二胺
、1,12
‑
十二亚甲基二胺
、1,13
‑
十三亚甲基二胺
、1,14
‑
十四亚甲基二胺
、1,15
‑
十五亚甲基二胺
、1,16
‑
十六亚甲基二胺
、1,17
‑
十七亚甲基二胺
、1,18
‑
十八亚甲基二胺
、2
‑
甲基
‑
1,5
戊二胺异佛尔酮二胺
、
对苯二甲胺
、
间苯二甲胺
、
邻苯二甲胺<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种尿素基聚酰胺聚脲的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一
、
在常压下避免与空气接触的环境中，将尿素与二胺单体或多胺化物加入反应装置中，其中尿素与胺的摩尔比为
1:1.01
‑
1:3
，反应温度为
50℃
‑
200℃
，反应时间为
0.5
‑5小时，生成氨基封端的第一脲类反应产物；所述步骤一中氨基封端的第一脲类反应产物的结构式为：式中
R1、R2为
C4‑
C
18
脂肪族碳链和芳香族碳链；所述二胺单体选自碳原子数
C4‑
C
18
的二胺
、
氨基封端的低聚物的一种或几种；步骤二
、
在常压下避免与空气接触的环境中，向所述第一脲类反应产物中加入二元酸类化合物或者羧基封端的齐聚物；其中二元酸与步骤一所述尿素的摩尔比为
0.2:1
‑
1.2:1
，反应温度为
100
‑
320℃
，反应时间为
0.5
‑
4h
，得到氨基羧基封端的含酰胺键的第二脲类反应物；所述氨基羧基封端的含酰胺键的第二脲类反应物的结构式：
R1、R2、R3为脂肪族碳链
、
芳香族碳链
、
半芳香族碳链；所述二元酸类化合物选自碳原子数
C2‑
C
12
的二元酸
、
酸酐
、
羟基酸或二元酸二甲酯中的一种或几种；所述羧基封端的齐聚物选自羧基封端的聚酯齐聚物，羧基封端的聚醚齐聚物
、
羧基封端的聚酰胺齐聚物
、
羧基封端的聚硅氧烷齐聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑柳春，谢琦琦，刘义，宋丹青，朱世凡，
申请(专利权)人：沧州市天津工业大学研究院，
类型：发明
国别省市：