一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法
2023-06-12 21:22:51
一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法，屬於耐高溫材料、阻燃高分子材料【技術領域】。將液態聚醚二醇與液態二異氰酸酯混合，加熱進行加成反應，然後加入均苯四甲酸酐溶液，加熱進行縮聚反應；將溶劑烘乾得到聚醯亞胺型聚氨酯。本發明的反應條件溫和穩定，重複性好，產率高、周期短等特點，適合擴大性生產。
【專利說明】一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法，屬於耐高溫材料、阻燃高分子材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種介於一般橡膠與塑料之間的彈性材料，其主鏈上含有重複的氨基甲酸酯鏈段，大分子主鏈是由玻璃化溫度低於室溫的柔性鏈段和玻璃化溫度高於室溫的剛性鏈段嵌段而成的，作為一類性能較為全面的材料，它既具有塑料的高強度，又具有橡膠的高彈性，高伸長率，可製成泡沫塑料、橡膠、塗料、粘合劑、纖維、防水材料等一系列產品，因此被廣泛應用於汽車、機械、醫療和航天等領域。但是由於傳統TPU中含有耐熱性較差的氨基甲酸酯基，使得其熱穩定性能較差，長期使用溫度僅為80°c，短期使用溫度不超過120°C，當溫度高於200°C時，PU即可發生熱降解，因此極大地限制了其應用範圍。除了 TPU耐熱性能較差以外，其作為一種有機高分子材料，在空氣中極易燃燒，燃燒時火焰非常劇烈且伴有黑煙，同時具有嚴重的熔滴現象，其極限氧指數(LOI)僅為18-20之間，具有嚴重的火災隱患。因此對TPU的耐熱及其阻燃改性是一個十分緊迫的問題。
[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於聚合物基材中，賦予基材阻燃性能，特點是阻燃劑與基材及基材中的其他組分不發生化學反應，加工工藝簡單，應用普遍，但需要改善阻燃劑與基材等組分間的相容性，提高阻燃聚合物材料的力學性能，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阻燃、耐熱聚合物材料的方式。通過化學反應將阻燃、耐熱基團引入到聚合物分子結構中，使其具有分解溫度高、耐熱性好、不容易燃燒的性質。`
[0004]聚醯亞胺(PI)是指主鏈含有醯亞胺環的一類聚合物，剛性醯亞胺結構賦予聚醯亞胺良好的耐熱性，且其自身具有較高的阻燃性能，發煙率低，屬於自熄性材料，可滿足大部分領域的阻燃要求。目前，已有多種方法成功地將PI或醯亞胺官能團引入PU主鏈來改善其耐熱性能。早期的方法是通過將異氰酸跟封端的PI與二醇反應來製備聚氨酯。Avadhani等曾經報導，通過利用含有醯亞胺基的二異氰酸酯與聚醚來製備新型聚(氨酯-醯亞胺)。目前，更多的研究主要是將雜環基團(醯亞胺、惡唑烷酮、三嗪、或磷腈單元等)引入到擴鏈劑上，從而對PU的熱穩定性進行改性。Qin等人曾報導合成一種含有碸基和醯亞胺基的二醇擴鏈劑來改善PU的熱穩定性。聚氨酯熱穩定性較差就是因為其主鏈上含有耐熱性較差的氨基甲酸酯基鏈節，上述改性的方法基本上只是在PU主鏈上引入耐熱基團，並沒有對其氨基甲酸酯鏈節進行改性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了提出一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯及其製備方法，該方法製備的聚氨酯含醯亞胺官能團，且耐高溫，同時含有醯亞胺環，聚醚，異氰酸酯，使其具有聚醯亞胺和聚氨酯的結構特點，在聚合物複合材料中具有阻燃、耐高溫、高力學強度的作
用。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0007]本發明的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯，其結構式為:
[0008]
【權利要求】
1.一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯，其特徵在於其結構式為:
2.一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於步驟為: . 1)將液態無水聚醚二醇與液態二異氰酸酯混合，惰性氣體保護，攪拌，加熱進行加成反應，加熱溫度為70-90°C，加熱時間是l_15h ;液態無水聚醚二醇與液態二異氰酸酯的摩爾比為 0.1-1:1 .2)將均苯四甲酸酐和溶劑加入步驟I)得到的產物，惰性氣體保護，攪拌，加熱進行縮聚反應，加熱溫度為60-100°C，加熱時間是2-24h ;均苯四甲酸酐與步驟I)中液態無水聚醚二醇的摩爾比為0.1-1:1 ;液態無水聚醚二醇、液態二異氰酸酯、均苯四甲酸酐的質量總和與溶劑的質量比不大於I ; .3)將步驟2)反應結束後得到的產物的溶劑除掉得到聚醯亞胺型聚氨酯。
3.根據權利要求2所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:步驟I)中液態無水聚醚二醇為聚四氫呋喃醚二醇、聚乙二醇或聚環氧乙烷-四氫呋喃醚二醇中的一種。
4.根據權利要求3所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:聚四氫呋喃醚二醇的數均分子量為1000±50、1400±50、1800±50、2000±50或3000±100。
5.根據權利要求3所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:聚乙二醇的數均分子量為 1000±50、1400±50、2000±200、4000±400 和 6000±500 ；8000±500、10000±1500 或 20000±1500。
6.根據權利要求3所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:聚環氧乙烷-四氫呋喃醚二醇的數均分子量為1800-6200。
7.根據權利要求2所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:步驟I)中液態二異氰酸酯為: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.根據權利要求7所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:步驟I)中液態4，4』_ 二苯基甲烷二異氰酸酯的製備方法為:將固體4，4』_ 二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應容器中，加熱使其融化；加熱溫度為40-80°C。
9.根據權利要求2所述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:步驟I)中液態無水聚醚二醇的製備方法為: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，除水時間0.5-20h ;真空度小於-0.02MPa。
10.根據權利要求2述的一種抗熔滴耐高溫聚醯亞胺型聚氨酯的製備方法，其特徵在於:步驟2)中溶劑為N，N-二甲基甲醯胺、N，N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞碸或四氫呋喃中的一種。
【文檔編號】C08L75/08GK103509167SQ201310315037
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月25日 優先權日:2013年7月25日
【發明者】楊榮傑, 唐啟恆, 何吉宇 申請人:北京理工大學