二氧化碳基聚脲及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚脲是一種具有良好的機(jī)械性能、耐藥性、耐熱性的高分子材料，可以通過(guò)鋪膜、 注塑、擠出等方式進(jìn)行加工成型，可以作為纖維、潤(rùn)滑劑、薄膜、工程塑料、彈性體和涂料等 加以使用?，F(xiàn)有的聚脲制備方法主要是通過(guò)二胺或多胺與異氰酸酯反應(yīng)形成，但是異氰酸 酯毒性較大，所以操作方法嚴(yán)重影響人體健康。
[0003] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)專利（公開號(hào)102432871A)公開了一種聚脲的制備 方法，采用胺類化合物與過(guò)量C02在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行縮合反應(yīng)，一步合成聚脲。該方 法不依賴于異氰酸酯，降低了對(duì)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(jìn)而導(dǎo)致制備的聚脲性能偏低，無(wú)法進(jìn)行應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)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(wú)法進(jìn)一步應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題，提供一種二氧化碳基聚脲及其制備方法與應(yīng)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(yīng)裝置中，密閉后，向反應(yīng)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(yīng)0. 5-48h，得到預(yù)聚物；
[0007] 所述步驟一中，氨基甲酸鹽的結(jié)構(gòu)式3
【主權(quán)項(xiàng)】
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(yīng)裝置中，密閉后，向反應(yīng)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(yīng)0. 5-4她，得到預(yù)聚物； 所述步驟一中，氨基甲酸鹽的結(jié)構(gòu)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(yù)聚物直接或者切片后加入反應(yīng)裝置中，然后向反應(yīng)裝 置中持續(xù)吹掃二氧化碳，預(yù)聚物中的氨基反應(yīng)完全，生成二氧化碳基聚脈，反應(yīng)溫度為 120-400°C，反應(yīng)壓力為0. l-20MPa，反應(yīng)時(shí)間為0. 5-50h。
2. 根據(jù)權(quán)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(yù)聚物直接加入反應(yīng)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(yīng)25min-49. 5h，預(yù)聚物中 的氨基反應(yīng)完全，得到二氧化碳基聚脈。
3. 根據(jù)權(quán)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(yù)聚物切片后加入反應(yīng)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(yù)聚物烙點(diǎn)30-50°C，穩(wěn)定lmin-1化后，繼續(xù)升溫至低于預(yù)聚物烙點(diǎn)5-25°C，恒溫 下，反應(yīng)25min-49. 5h，預(yù)聚物中的氨基反應(yīng)完全，得到二氧化碳基聚脈。
4. 根據(jù)權(quán)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(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)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(yīng)結(jié)束后，抽真空0. 5-化。
6. 根據(jù)權(quán)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(yù)聚物的粒徑為0. lum-lOcm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)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(duì)苯二甲胺、間苯二甲胺、鄰苯二甲胺、對(duì)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(duì)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(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)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(dāng)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(shí)，在步驟一向反 應(yīng)裝置中吹掃二氧化碳前，還向反應(yīng)裝置中加入二酸、二酸酢中的一種或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)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(yīng)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(cuò)、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(zhì)子酸、路易斯酸、脂肪族二酸或者芳香二酸。
10. 權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)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(quán)利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應(yīng)用，其特征在于，將二氧化碳基聚脈與添 加劑按質(zhì)量比100: (1-100)共混，通過(guò)雙螺桿擠出或者機(jī)械攬拌混合均勻，經(jīng)切粒機(jī)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(xué)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(bǔ)強(qiáng)材料、填充材料、顏料中的一種或多種。
12. 權(quán)利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應(yīng)用，其特征在于，將二氧化碳基聚脈與共 混材料按質(zhì)量比100: (1-100)共混，通過(guò)雙螺桿擠出或者機(jī)械攬拌混合均勻，經(jīng)切粒機(jī)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(quán)利要求10所述的二氧化碳基聚脈的應(yīng)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(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)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(wú)法進(jìn)一步應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題。該方法將預(yù)聚物或者切片后的預(yù)聚物加入反應(yīng)裝置中，然后向反應(yīng)裝置中持續(xù)吹掃二氧化碳，預(yù)聚物中的氨基反應(yīng)完全，生成二氧化碳基聚脲，反應(yīng)溫度為120-400℃，反應(yīng)壓力為0.1-20MPa，反應(yīng)時(shí)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(yīng)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(hào)】CN104592512
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510086431
【發(fā)明人】應(yīng)忠, 趙鳳玉
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月18日