一種含炔基的聚氨酯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含炔基的聚氨酯及其制備方法，屬于耐高溫材料、阻燃材料【技術(shù)領(lǐng)域】。將液態(tài)聚醚二醇與液態(tài)二異氰酸酯混合，加熱進(jìn)行加成反應(yīng)，加入1,4-丁炔二醇，加熱進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，得到耐高溫含炔基的聚氨酯。本發(fā)明具有反應(yīng)條件溫和穩(wěn)定，重復(fù)性好，產(chǎn)率高，周期短等特點(diǎn)，適合擴(kuò)大性生產(chǎn)；得到的聚合物具有優(yōu)異的耐高溫、力學(xué)強(qiáng)度和阻燃等多種性能。
【專利說明】一種含炔基的聚氨酯及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含炔基的耐高溫聚氨酯及其制備方法，屬于耐高溫材料、阻燃材 料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚氨酯彈性體（TPU)是一種介于一般橡膠與塑料之間的彈性材料，其主鏈 上含有重復(fù)的氨基甲酸酯鏈段，大分子主鏈?zhǔn)怯刹ＡЩ瘻囟鹊陀谑覝氐娜嵝枣湺魏筒ＡЩ?溫度高于室溫的剛性鏈段嵌段而成的，它具有優(yōu)異的機(jī)械性能，例如高強(qiáng)度、高彈性、高伸 長率，因此可制成橡膠、涂料、粘合劑、防水材料等一系列產(chǎn)品，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī) 械、醫(yī)療和航天等領(lǐng)域。但是其作為一種有機(jī)高分子材料，在空氣中極易燃燒，燃燒時(shí)火焰 非常劇烈且伴有黑煙，同時(shí)具有嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，其極限氧指數(shù)（L0I)僅為18-20之間，具 有嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。因此對TPU的耐熱及其阻燃改性是一個(gè)十分緊迫的問題。
[0003]目前，對TPU耐熱和阻燃的改性主要是通過物理共混和合成本質(zhì)阻燃聚合物材料 的方式。物理共混方式就是將添加型阻燃劑分散于聚合物基材中，賦予基材阻燃性能，特點(diǎn) 是阻燃劑與基材及基材中的其他組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加工工藝簡單，應(yīng)用普遍，但需要改 善阻燃劑與基材等組分間的界面相容性，提高阻燃聚合物材料的力學(xué)性能，避免阻燃劑遷 出。為了有效地解決這些問題，越來越多地研究集中在合成本質(zhì)阻燃、耐熱聚合物材料的方 式。通過化學(xué)反應(yīng)將阻燃、耐熱基團(tuán)引入到聚合物分子結(jié)構(gòu)中，使其具有分解溫度高、耐熱 性好、不容易燃燒的性質(zhì)。
[0004] 近年來，分子主鏈含炔基的有機(jī)聚合物以其特殊的熱穩(wěn)定性而備受關(guān)注。由于其 分子中的c=c可通過熱交聯(lián)反應(yīng)或光交聯(lián)反應(yīng)使分子間高度交聯(lián)形成更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，因而這類聚合物通常具有較高的熱穩(wěn)定性，可作為耐高溫?zé)峁袒蚬夤袒瘶渲?，成為?高溫材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。通過分子設(shè)計(jì)，將含有炔基的二醇作為擴(kuò)鏈劑，與聚四氫呋喃 醚二醇（PTMG)和4,4_二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)反應(yīng)，制備出新型的含炔基的聚氨酯 (TPU)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是制備一種含炔基的聚氨酯，并提出其制備方法。該聚氨酯是一種 新型的含炔基的耐高溫聚氨酯材料，同時(shí)含有炔基，聚醚，異氰酸酯，在聚合物復(fù)合材料中 具有阻燃、耐高溫、高力學(xué)強(qiáng)度的作用。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明的一種抗熔滴耐高溫聚酰亞胺型聚氨酯，其結(jié)構(gòu)式為：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種含炔基的聚氨酯，其特征在于：其結(jié)構(gòu)式為：
其中Ar是
中的任 意一種；η為B的聚合度， B 為-CH2CH2CH2CH2O-, η = 10-45 ; 或 B 為-CH2CH2O-, η = 20-500 ; 或 B 為'
η = 10-70 ; D 是
或
中的任意一 種； X為聚合度，X = 1_1〇, y為聚合度，y = 2_15, ζ為聚合度，ζ = 2_15, a為聚合度，a = 20-90, b 為聚合度，b = 35-150。
2. -種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于步驟為： 1) 將液態(tài)無水聚醚二醇與液態(tài)二異氰酸酯混合，攪拌，加熱進(jìn)行加成反應(yīng)，加熱溫度為 50-100°C，加熱時(shí)間是l_15h ;液態(tài)無水聚醚二醇與液態(tài)二異氰酸酯的摩爾比為0. 1-1:1 2) 將1，4-丁炔二醇加入步驟1)得到的產(chǎn)物，攪拌，加熱進(jìn)行縮聚反應(yīng)，加熱溫度為 60-150°C，加熱時(shí)間是2-24h ;1，4_ 丁炔二醇與步驟1)中液態(tài)無水聚醚二醇的摩爾比為 0.1-1:1 ； 3) 步驟2)反應(yīng)結(jié)束后得到的產(chǎn)物為含炔基聚氨酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：步驟1)中液態(tài) 無水聚醚二醇為聚四氫呋喃醚二醇、聚乙二醇或聚環(huán)氧乙烷-四氫呋喃醚二醇中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：聚四氫呋喃醚 二醇的數(shù)均分子量為 1〇〇〇±50、1400±50、1800±50、2000±50 或 3000±100。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：聚乙二醇 的數(shù)均分子量為 1〇〇〇±50、1400±50、2000±200、4000±400 和 6000±500 ;8000±500、 10000±1500 或 20000±1500。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：聚環(huán)氧乙 烷-四氫呋喃醚二醇的數(shù)均分子量為1800-6200。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：步驟1)中液態(tài) 二異氰酸酯為：4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯-2, 4-二異氰酸酯或甲苯-2, 6-二異氰 酸酯中的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：步驟1)中液態(tài) 4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的制備方法為：將固體4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯加入到 反應(yīng)容器中，加熱使其融化；加熱溫度為30-100°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含炔基聚氨酯的制備方法，其特征在于：步驟1)中液態(tài) 無水聚醚二醇的制備方法為：將聚醚二醇在高溫的真空烘箱中，真空條件下除去水分；真 空烘箱的溫度為100_120°C，除水時(shí)間0. 5-20h ;真空度小于-0. 02MPa。
【文檔編號】C08G18/66GK104387550SQ201410444215
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】何吉宇, 唐啟恒, 楊榮杰 申請人:北京理工大學(xué)