[发明专利]一种自封闭型聚氨酯预聚物

说明书

本发明涉及一种自封闭型聚氨酯预聚物，其特别涉及自封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚物，是利用N‑(4‑羟基‑3‑甲酰基苄基)‑N‑端羟基聚醚季铵盐与多异氰酸酯为原料，叔胺作为碱试剂催化加成反应和聚合反应制得的。自封闭型聚氨酯预聚物在受热解封闭时，热解产生的封闭剂依然链接在聚氨酯预聚物高分子链上，充当填料或材料的功能改性剂，实现物质资源的优化利用，不再释放到空中或产品中造成环境污染或资源浪费。

技术领域

本发明涉及一种封闭型聚氨酯预聚物，特别涉及自封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚物，属于功能高分子材料领域。

背景技术

聚氨酯预聚物是由多异氰酸酯与多元醇为原料，以非等摩尔比反应制得的，所以聚氨酯预聚物链结构中含有化学活性端基。按照其活性端基，聚氨酯预聚物可分为：端异氰酸酯基聚氨酯预聚体、端羟基聚氨酯预聚体、封闭型聚氨酯预聚体，也包括末端基团为端丙烯酸酯基或端硅烷基的聚氨酯预聚体等。其中端异氰酸酯基聚氨酯预聚体是常用的品种之一，主要作为粘合剂或涂料的固化剂，棉织物、蚕丝、木材、酚醛树脂、氨基树脂、聚酰胺或聚氨酯等材料的后化学改性剂或整理剂。但是端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的自然存放时间短，使用过程又易受到湿空气的影响，其后人们发明了自然条件下化学惰性的封闭型聚氨酯预聚体。

封闭型聚氨酯预聚体指的是针对端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的端异氰酸酯基与封闭剂进行反应制得的。常使用的封闭剂包括有机醇、硫醇、酰芳胺、苯酚、乙酰乙酸乙酯、咪唑、丙酮肟、亚硫酸氢钠、硼酸等。这些封闭剂分子结构中都含有活性N-H、C-H、O-H或S-H基团，可以与端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的异氰酸酯基进行加成反应，制得含有氨基甲酸酯结构单元的聚氨酯预聚体，即是封闭型聚氨酯预聚体。封闭性聚氨酯预聚体的端异氰酸酯基暂时失去化学活性，自然条件下稳定性高，易于保存、运输或使用。

封闭型聚氨酯预聚体在应用过程中，通常受热分解失去封闭剂，重现端异氰酸酯基聚氨酯预聚体。然而封闭型聚氨酯预聚体在热解封闭时会释放出来的封闭剂，通常释放到空中或产品中，不易回收，给生产环境和现场工人造成了污染或危害，同时也造成物质资源的无端浪费。近些年来，人们已经关注开发低毒高效且解封闭温度较低的新型封闭剂。但是依然没有考虑如何二次利用解封闭时释放出来的封闭剂。为此，本发明创制一种自封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，目的是其在受热解封闭时，封闭剂不因解封闭而释放出来，依然连接在端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的高分子链上，充当填充物或指定材料的功能改性剂，实现物质资源的优化利用。

发明内容

本发明提供一种自封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其特征在于具有通式(Ⅰ)所示结构：

其中通式(Ⅰ)中的R₁和R₂烷基指的是C₁～C₁₈烃基，选自C₁～C₁₈亚烃基或中的一种，其中q选自1～200之间的自然数；n选自2～2000之间的自然数，m选自1～2000之间的自然数。

所述自封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚体的制备方法是：称取多异氰酸酯和有机溶剂于反应器中，控温50～90℃，按照异氰酸酯基(-NCO)与羟基(-OH)摩尔比值(也即是聚氨酯R值)为2.0～2.2的比例，再称取端羟基聚醚季铵盐和催化剂缓慢加入反应器中，搅拌反应2～12小时，其间采用二正丁胺滴定分析方法，分析检测反应器内反应物料中-NCO含量与预定值相符后，将反应器内物料温度降低至室温，制得端异氰酸酯基聚氨酯预聚物的溶液；其后在所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚物溶液中加入碱试剂，搅拌反应2～4小时后，提高反应器内物料温度至50～90℃反应，直至反应器中物料检测不出-NCO为止，蒸馏回收可挥发性物质，所述可挥发性物质包括有机溶剂、催化剂、碱试剂；然后向反应体系中加入质量近同于反应器中残留固体物的水，并进行搅拌分散，再鼓入氧气，检测反应器内物料pH值不再降低后，将反应釜内的反应产物送入真空干燥其中，60℃下真空干燥后，即制得所述自封闭封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚物；下述反应展示了所述自封闭封闭端异氰酸酯基聚氨酯预聚物的制备过程和解封闭过程：