[发明专利]一种聚酰基脲弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚酰基脲弹性体及其制备方法和应用。该制备方法包括：将聚碳化二亚胺，至少含有两个酸性官能团的聚合物以及任选的扩链剂、增塑剂、催化剂和溶剂混合均匀；然后，进行养护，得到所述聚酰基脲弹性体。本发明能够有效解决聚氨酯材料制备过程、应用、施工过程对水汽的敏感问题；并且本发明的聚酰基脲弹性体中不含有游离的异氰酸酯，能够解决游离异氰酸酯的危害问题。

技术领域

本发明属于弹性体材料技术领域，更具体地，涉及一种聚酰基脲弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

自OttoBayer1937年首次合成聚氨酯材料，至今已有80余年。聚氨酯产品(弹性体和发泡材料)在20世纪40年代末期进入市场，凭借其优异的性能，在市场中迅速占有一席之地。聚氨酯塑料已经作为塑料家族中重要一员，已广泛应用于各个工程领域，包括化工、电子，建筑、纺织、汽车、医疗、国防、航天等领域。相对于其它高分子材料，聚氨酯材料的性能可以通过选择不同的原材料、催化剂、助剂，或者不同的成型加工以及后处理方法进行很大程度的调整。原理是异氰酸酯化合物和多元醇组分聚合过程中，形成的硬段和软段相容性不同，进而形成硬段区和软段区，从而使聚氨酯材料于弹性、强度、耐磨损、硬度等优异性能集于一体。目前，聚氨酯是唯一一种在涂料、泡沫、塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和功能高分子七大领域具有重大应用价值的合成高分子材料，已成为当前品种最多、用途最广、发展最快的特种有机合成材料。

聚氨酯也称作聚氨基甲酸酯，主要通过异氰酸酯基团(-NCO)和羟基(-OH)的加成反应获得，即羟基中的活泼氢原子转移到异氰酸酯基团中。由于异氰酸酯基团反应活性高，在与羟基反应的同时，也会与水发生副反应，释放二氧化碳气体，因此聚氨酯用作涂料、粘合剂以及弹性体时经常需要想方设法避免-NCO与水的反应，以避免气泡的生产，降低产品性能，从而增加生产工艺以及施工工艺的复杂性。其反应如下式1所示；许多聚氨酯产品，如聚氨酯防水涂料，密封胶黏剂等含无机填料的产品，其生产过程就要严格控制粉料、多元醇、溶剂、助剂等原料含水量，如采取高纯氮气保护、粉料干燥以及真空脱水等措施，工艺相对比较复杂；同时现场施工受环境影响严重，对环境的温湿度敏感性较大，严重时会使涂膜产生大量气泡，影响产品的服役性能。为降低施工过程的风险，开发出各种潜固化剂，吸收环境中水汽，转化为醇羟基或氨基，与异氰酸酯进一步交联。此反应为异氰酸酯与水反应的竞争反应，能够一定程度降低施工过程环境温湿度的影响。但是，异氰酸酯活性较高，潜固化剂的应用，并不能完全消除-NCO与水的反应。

式1异氰酸酯基团与羟基和水的反应

不仅如此，异氰酸酯单体往往具有高毒性，吸入人体有碍健康，尤其是高蒸气压的甲苯二异氰酸酯(TDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。所以必须抽离游离的二异氰酸酯，并在聚氨酯涂料施工过程加强通风。为解决聚氨酯材料生产过程有毒单体的残留危害，大量研究集中于非异氰酸酯基聚氨酯的合成，主要完成途径有：环碳酸酯(如式3所示)，酯交换法(如式2所示)等。虽然能够降低有毒单体的残留问题，但是其复杂的操作过程导致生产成本的大幅增加，很难规模化地应用于市场。

式2酯交换法制备聚氨酯

式3环碳酸酯法制备聚氨酯

发明内容

本发明的目的是解决聚氨酯弹性体制备过程中异氰酸酯基团对水汽敏感、游离异氰酸酯单体残留毒性大等问题，提供一种聚酰基脲弹性体以及其制备方法。主要采用聚碳化二亚胺作为固化剂，至少含有两个酸性官能团的聚合物作为配合组分，经加成反应制得聚酰基脲弹性体。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种聚酰基脲弹性体的制备方法，该制备方法包括：将聚碳化二亚胺，至少含有两个酸性官能团的聚合物以及任选的扩链剂、增塑剂、催化剂和溶剂混合均匀；然后，进行养护，得到所述聚酰基脲弹性体。

本发明的第二方面提供上述制备方法制备的聚酰基脲弹性体。