二氧化碳基聚脲及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種二氧化碳基聚脲及其制備方法與應用，屬于高分子材料技術領 域。
【背景技術】
[0002] 聚脲是一種具有良好的機械性能、耐藥性、耐熱性的高分子材料，可以通過鋪膜、 注塑、擠出等方式進行加工成型，可以作為纖維、潤滑劑、薄膜、工程塑料、彈性體和涂料等 加以使用。現(xiàn)有的聚脲制備方法主要是通過二胺或多胺與異氰酸酯反應形成，但是異氰酸 酯毒性較大，所以操作方法嚴重影響人體健康。
[0003] 為了解決上述技術問題，中國專利（公開號102432871A)公開了一種聚脲的制備 方法，采用胺類化合物與過量C02在密閉的反應容器中進行縮合反應，一步合成聚脲。該方 法不依賴于異氰酸酯，降低了對人體健康和環(huán)境的污染，但是該方法制備的聚脲分子量較 低，進而導致制備的聚脲性能偏低，無法進行應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中二氧化碳基聚脲制備方法制備的二氧化碳基聚 脲分子量低，無法進一步應用的技術問題，提供一種二氧化碳基聚脲及其制備方法與應用。
[0005] 本發(fā)明提供一種二氧化碳基聚脲的制備方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一、將氨基甲酸鹽或者多氨基化合物加入反應裝置中，密閉后，向反應裝置中 吹掃二氧化碳l-10min后，保持二氧化碳在0. 8-5MPa恒定壓力下，升溫至120-260°c，保持 恒定溫度下，升高壓力至5-30MPa，在密閉狀態(tài)下，縮聚反應0. 5-48h，得到預聚物；
[0007] 所述步驟一中，氨基甲酸鹽的結構式3
【主權項】
1. 二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟一、將氨基甲酸鹽或者多氨基化合物加入反應裝置中，密閉后，向反應裝置中吹掃 二氧化碳1-lOmin后，保持二氧化碳在0. 8-5MPa恒定壓力下，升溫至120-260°C，保持恒定 溫度下，升高壓力至5-30MPa，在密閉狀態(tài)下，縮聚反應0. 5-4她，得到預聚物； 所述步驟一中，氨基甲酸鹽的結構式天
式中R為脂肪族碳鏈、芳香族碳鏈或者半芳香族碳鏈； 所述多氨基化合物為脂肪族多胺、芳香族多胺、脂環(huán)族多胺、端氨基齊聚物中的一種或 多種； 步驟二、將步驟一得到的預聚物直接或者切片后加入反應裝置中，然后向反應裝 置中持續(xù)吹掃二氧化碳，預聚物中的氨基反應完全，生成二氧化碳基聚脈，反應溫度為 120-400°C，反應壓力為0. l-20MPa，反應時間為0. 5-50h。
2. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，將 步驟一得到的預聚物直接加入反應裝置，保持二氧化碳0. l-20MI^a持續(xù)吹掃下，先升溫至 120-230°C，穩(wěn)定l-30min后，繼續(xù)升溫至200-400°C，恒溫下，反應25min-49. 5h，預聚物中 的氨基反應完全，得到二氧化碳基聚脈。
3. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，將 步驟一得到的預聚物切片后加入反應裝置中，保持二氧化碳0. l-20MPa持續(xù)吹掃下，先升 溫至低于預聚物烙點30-50°C，穩(wěn)定lmin-1化后，繼續(xù)升溫至低于預聚物烙點5-25°C，恒溫 下，反應25min-49. 5h，預聚物中的氨基反應完全，得到二氧化碳基聚脈。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述步驟二 中，升溫前，保持二氧化碳0. l-20MI^a持續(xù)吹掃l-30min，除去裝置中空氣。
5. 根據(jù)權利要求1-3任何一項所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述 步驟二中，在反應結束后，抽真空0. 5-化。
6. 根據(jù)權利要求1或3所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述步驟二 中，切片后預聚物的粒徑為0. lum-lOcm。
7. 根據(jù)權利要求1-3任何一項所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述 脂肪族多胺為1,4-了二胺、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-^^一亞甲基二胺、1,12-十二亞甲基二胺、1， 13-十S亞甲基二胺、1，14-十四亞甲基二胺、1，15-十五亞甲基二胺、1，16-十六亞甲基二 胺、1，17-十走亞甲基二胺、1，18-十八亞甲基二胺、嗽嗦、端氨基聚離、端氨基聚硫離、二己 締S胺、S己締四胺、四己締五胺、多己締多胺、月桂胺二亞丙基二胺、N，N-二甲基亞二丙基 S胺、S氨甲基胺、S氨丙基胺、S氨己基胺、2,4,4-S甲基己二胺、2,2,4-S甲基己二胺、 異佛爾酬二胺、2-甲基-1,5戊二胺中的一種或多種； 所述芳香族多胺為對苯二甲胺、間苯二甲胺、鄰苯二甲胺、對苯二己胺、間苯二己胺、鄰 苯二己胺、4,4'-(1,4-苯二氧基）雙苯胺、4,4'-(1,4-苯二氧基）雙苯甲胺、4,4'-(1,4-苯 二氧基）雙苯己胺、3, 3' -二氨基聯(lián)苯胺、對二氨基聯(lián)苯、2, 2' -二氣甲基）二氨基聯(lián)苯、
甲苯二胺中的一種或多種； 所述端氨基齊聚物為端氨基聚酷胺齊聚物、端氨基聚酷亞胺齊聚物、端氨基聚醋齊聚 物、端氨基聚氨醋齊聚物、端氨基聚脈齊聚物、端氨基聚碳酸醋齊聚物、端氨基聚離諷齊聚 物、端氨基聚締姪齊聚物、端氨基聚苯硫離齊聚物、端氨基聚娃氧燒齊聚物、端氨基聚離酬 齊聚物、端氨基聚離酬齊聚物、端氨基聚甲醒齊聚物、端氨基聚苯胺齊聚物、端氨基線性酪 醒樹脂齊聚物、端氨基線性環(huán)氧樹脂齊聚物、端氨基聚締姪齊聚物、端氨基聚娃氧燒齊聚 物、端氨基聚離齊聚物、端氨基聚離離酬齊聚物、端氨基聚芳離酬齊聚物中的一種或多種。
8. 根據(jù)權利要求1-3任何一項所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述 步驟一中，當多胺化合物為1,4-了二胺、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-^^一亞甲基二胺、1,12-十二 亞甲基二胺、1,13-十S亞甲基二胺、1,14-十四亞甲基二胺、1,15-十五亞甲基二胺、1， 16-十六亞甲基二胺、1，17-十走亞甲基二胺或者1，18-十八亞甲基二胺時，在步驟一向反 應裝置中吹掃二氧化碳前，還向反應裝置中加入二酸、二酸酢中的一種或多種。
9. 根據(jù)權利要求1-3任何一項所述的二氧化碳基聚脈的制備方法，其特征在于，所述 步驟二中，在吹掃二氧化碳之前，還向反應裝置中加入封端劑和/或催化劑，所述封端劑為 一元伯胺、一元仲胺、一元酸、一元酸酢、一元酷氯、一元異氯酸醋、一元環(huán)氧化合物或者酬 類化合物；所述催化劑為氨氧化鋼、氨氧化儀、氨氧化飽、氧化巧、氧化儀、氧化錯、金屬碳酸 鹽、金屬碳酸氨鹽、堿性分子篩、堿性粒子交換樹脂、叔胺類化合物、堿性離子液體、堿性高 分子硫酸、鹽酸、硝酸、質子酸、路易斯酸、脂肪族二酸或者芳香二酸。
10. 權利要求1-3任何一項所述的二氧化碳基聚脈的制備方法制備的二氧化碳基聚 脈，其特征在于，所述二氧化碳基聚脈的數(shù)均分子量為5000-50000。
11. 權利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應用，其特征在于，將二氧化碳基聚脈與添 加劑按質量比100: (1-100)共混，通過雙螺桿擠出或者機械攬拌混合均勻，經(jīng)切粒機造粒 后，得到改性的聚脈基體樹脂； 所述添加劑為增塑劑、增初劑、化學穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、消泡劑、防霉 劑、抗靜電劑、稀釋劑、著色劑、分散劑、流變劑、防沉降劑、填充劑、發(fā)泡劑、酸化防止劑、阻 燃劑、阻燃助劑、熱穩(wěn)定劑、纖維狀補強材料、填充材料、顏料中的一種或多種。
12. 權利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應用，其特征在于，將二氧化碳基聚脈與共 混材料按質量比100: (1-100)共混，通過雙螺桿擠出或者機械攬拌混合均勻，經(jīng)切粒機造 粒后，得到共混樹脂； 所述共混材料為聚苯離、聚苯硫離、聚醋、聚酷胺、聚碳酸醋、聚乳酸、聚氨醋、異氯酸醋 型聚脈、聚離諷、聚己締、聚丙締、聚苯己締、聚化咯、聚唾吩、聚四氣己締或者聚氯己締。
13. 權利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應用，其特征在于，將二氧化碳基聚脈經(jīng)烙 融紡絲、溶液紡絲或者靜電紡絲，得到聚脈纖維。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二氧化碳基聚脲及其制備方法與應用，屬于高分子材料技術領域。解決了現(xiàn)有技術中二氧化碳基聚脲的制備方法制備的二氧化碳基聚脲分子量低，無法進一步應用的技術問題。該方法將預聚物或者切片后的預聚物加入反應裝置中，然后向反應裝置中持續(xù)吹掃二氧化碳，預聚物中的氨基反應完全，生成二氧化碳基聚脲，反應溫度為120-400℃，反應壓力為0.1-20MPa，反應時間為0.5-50h。該方法中持續(xù)吹掃的二氧化碳既能帶走二氧化碳在高壓聚合中未排除的副產(chǎn)物水又能插入反應體系，制備的聚脲數(shù)均分子量在5000-50000之間，性能優(yōu)異。
【IPC分類】C08G71-02, D01F6-72
【公開號】CN104592512
【申請?zhí)枴緾N201510086431
【發(fā)明人】應忠, 趙鳳玉
【申請人】中國科學院長春應用化學研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月18日