[发明专利]有机硅改性没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开一种有机硅改性没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法。该方法利用侧链含氢聚有机硅氧烷与乙烯基环碳酸酯在催化剂作用下反应制备有机硅环碳酸酯，再将其与没食子酸基环碳酸酯、氨基化合物共聚，制备得到有机硅改性的没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯。本发明制备有机硅环碳酸酯的方法简便，反应条件温和；制备的非异氰酸酯聚氨酯材料具有良好的热力学性能，且制备工艺安全、环保。

技术领域

本发明公开一种有机硅改性没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯及其制备方法，尤其涉及一种由有机硅环碳酸酯改性的没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯的制备方法。

技术背景

非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)是由环碳酸酯与多元胺反应生成的新一代聚氨酯材料，它不仅具有良好的加工性能、耐化学腐蚀性及低的渗透性，而且制备及使用过程中摒弃了高毒性、湿敏性的多异氰酸酯，彻底改变了聚氨酯行业高危、高毒、高污染的现状，已成为国内外高分子材料领域关注及研究的热点。然而，与传统聚氨酯材料相比，NIPU由于分子结构中存在大量羟基，导致材料耐水性能较差，从而限制了其相关产品的广泛应用。

有机硅氧烷由于其独特的化学结构，具有低表面能、耐高温、耐氧化及良好的耐水性、耐候性和柔韧性。近年来，有机硅氧烷在聚合物材料改性方面已得到广泛应用并取得诸多有益成果。如有机硅氧烷改性的环氧树脂(Journal ofColloid and InterfaceScience,2017:349–357)、聚氨酯(Progress inOrganic Coatings,2014,77:1653–1662)、NIPU(Journal ofPolymer Science PartA:Polymer Chemistry,2014,52:1113–1118)、聚丙烯(PolymerDegradation andStability,2014,108:97–107)等复合材料，由于分子结构中引入有机硅氧烷链段，从而使材料具有良好的耐水、耐热及力学性能。

发明内容

本发明针对没食子酸基NIPU材料耐水性能的不足，提供一种有机硅改性的没食子酸基NIPU及其制备方法。其特点是通过化学共聚将有机硅环碳酸酯引入没食子酸基NIPU分子结构中，制得有机硅改性没食子酸基NIPU复合材料，利用有机硅材料的优异特性，有效提高材料性能。

本发明采用以下技术方案：第一步，制备有机硅环碳酸酯：以侧链含氢聚有机硅氧烷与乙烯基环碳酸酯在催化剂作用下反应制备有机硅环碳酸酯；第二步，制备有机硅改性没食子酸基非异氰酸酯聚氨酯：将制备的有机硅环碳酸酯与没食子酸基环碳酸酯、氨基化合物共聚，得到有机硅改性没食子酸基NIPU。反应式为：

第一步中所述的催化剂为氯铂酸或卡斯特催化剂中的一种，用量为反应各组分质量总和的0.0005～0.05％；

所述的侧链含氢聚有机硅氧烷的含氢量为质量分数0.1～1.6％，活性氢与乙烯基环碳酸酯的物质量的之比为1:0.4～2；

反应以苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或两种以上组成的混合物为溶剂，在氮气保护下，60～110℃反应2～24h。

第二步是将没食子酸基环碳酸酯、有机硅环碳酸酯溶于少量有机溶剂，与氨基化合物按环碳酸酯基/氨基物质的量之比为1:1混合均匀，反应温度为25～120℃，反应时间为2～10h；

所述的有机溶剂为甲醇、丙酮、环丁酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或任几种的混合物；

所述的胺基化合物为1,4-丁二胺、4,4′-二氨基二环己基甲烷、1,3-环己二甲胺、二乙烯三胺、丙二胺、己二胺、癸二胺、对苯二胺、异佛尔酮二胺、四乙烯五胺或三乙烯四胺中的任一种。

本发明的有益效果：