[发明专利]一种热塑性聚氨酯‑聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与制备领域，具体涉及一种热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

通常热塑性聚氨酯由多元醇化合物、异氰酸酯和扩链剂通过逐步聚合制备而成。聚氨酯链段中软段与硬段之间的热力学不相容性，使得软段和硬段能够分散聚集形成独立的微区，并且表现出不同的玻璃化温度，从而获得各种优异的性能。但传统聚氨酯的软段与硬段微相分离受分子链规整度、温度等影响，分离过程缓慢，导致热塑性聚氨酯应用过程中失粘时间较长、且耐水性较差。因此开发一种相分离速率快，耐水性优良，对高极性和低极性基材粘接性好的新型热塑性聚氨酯具有重要的意义。热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物以其高强度、优异的粘接性、耐水解性和加工性能好等优点，可广泛应用于塑料、金属、纺织品之间的粘接。

目前聚氨酯聚苯乙烯嵌段共聚物的合成主要采用大分子引发剂的方法，通常是首先合成一个含聚氨酯链段的大分子引发剂，然后加热条件下引发剂分解形成自由基引发苯乙烯进行自由基聚合。由于大分子引发剂需要一定温度才能引发聚合，所以反应过程温度较高，易发生副反应，另外合成过程繁琐，不利于工业化生产和应用。

近年来随着紫外光引发聚合反应温度低操作简便等优点，在印刷油墨、光电材料、通讯材料领域得到了快速发展，将紫外光聚合技术运用到嵌段共聚物的合成成为新思路。因而我们考虑将光引发剂引入体系，通过紫外光引发聚合的方法合成热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物。

发明内容

本发明的目的在于发明一种高性能、低成本、相分离速率快、耐水性优良、能规模化工业生产的热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物。

本发明的技术方案

本发明提出的一种新型热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，包括如下步骤：

(1)在反应器内依次加入多元醇化合物、异氰酸酯和反应溶剂，多元醇化合物、异氰酸酯摩尔比为1:(1.1～2)，在氮气氛围60～100℃条件下制备端NCO聚氨酯预聚物；

(2)向步骤(1)反应后所得的端NCO聚氨酯预聚物体系中直接加入紫外光引发剂进行封端或扩链，继续在氮气氛围60～100℃条件下反应2小时得到大分子聚氨酯光引发剂；

(3)步骤(2)反应完体系冷却后，加入苯乙烯单体，紫外光辐照下进行自由基聚合，将体系精制后可得到热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物。

步骤(1)所述的多元醇化合物，可以是聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚丁二酸丁二醇酯、聚碳酸酯二醇(PC)、聚己二酸己二醇酯(PAA)、聚己内酯等一种或两种以上混合物。

步骤(1)所述的异氰酸酯，可以是4,4’-二苯基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、萘二异氰酸酯(NDI)等一种。

步骤(1)所述的溶剂，可以是四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基酰胺(DMF)、丙酮、乙酸乙酯等中的一种或两种以上混合物。

步骤(2)所述的紫外光引发剂，可以是2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(2959)中的一种。优选以1173封端NCO聚氨酯预聚物时，多元醇、异氰酸酯与1103摩尔比为1:(1.1～2):(0.2～2)；以2959扩链NCO聚氨酯预聚物时，多元醇、异氰酸酯与2959摩尔比为1:(1.1～2):(0.1～1)。

溶剂的用量优选多元醇化合物与溶剂的质量比2:1。

步骤(3)所述的热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物，其精制方法为紫外光辐照后体系经过环己烷溶剂多次萃取洗涤，减压蒸馏后得热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物。以1173合成制备的热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物为聚苯乙烯-聚氨酯-聚苯乙烯(ABA)型嵌段共聚类型；以2959合成制备的热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物为聚氨酯-聚苯乙烯(AB)交替嵌段共聚类型，如下所示(只是示意说明)。

本发明的有益结果在于：合成的热塑性聚氨酯-聚苯乙烯嵌段共聚物含有极性的聚氨酯链段和非极性的聚苯乙烯链段，赋予共聚物具备对极性材料和非极性材料良好的粘接力，相比一般热塑性聚氨酯，其耐水性、相分离速率更好，并且共聚物为线性结构，可以热熔法加工应用。整个制备过程工艺简单、原材料常见、过程易于控制、而且制备周期短、无污染。

具体实施方式