[发明专利]一种松香基聚氨酯及其合成方法

说明书

本发明是一种松香基聚氨酯及其合成方法，其合成方法包括：(1)松香酸酐亚氨二羧酸的制备；(2)酰氯松香酸亚氨二羧酸的制备；(3)松香酸基多元醇的制备；(4)松香基聚氨酯的制备。本发明的优点：本发明松香基聚氨酯以林业优质资源松香为原料制成；松香酸酐依次经酰亚胺化反应、酰氯化反应、酯化反应得到松香基多元醇；将松香基多元醇与二异氰酸酯搅拌均匀后加入催化剂，在水浴中进行聚氨酯化反应；再将反应产物倒入聚四氟乙烯模具中，干燥后即得到松香基聚氨酯；所得松香基聚氨酯具有良好的力学和热稳定性能；为松香资源的深加工及高附加值利用开辟了一条新途径。

技术领域

本发明涉及的是一种松香基聚氨酯及其合成方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚氨酯(PU)材料一般通过多元醇与异氰酸酯反应而得到，通过调整多元醇与异氰酸酯的种类和比例可使材料性能产生变化。传统制备聚氨酯所需的原材料(单体)主要来自石化资源的提炼，且制备的聚氨酯产品大部分不可降解，引发了白色污染等环境问题。由于石化资源日益枯竭，且其价格受到政治等外在因素的影响而波动较大，以及现代生活对环境保护的迫切需求，发展可再生资源作为石化资源的替代品制备绿色聚氨酯产品，已成为国内外科研和工业界的一大趋势。

近年来，植物油基聚氨酯产品引起了学术界和工业界的广泛关注。植物油的来源广、产量大、价格低，且其主要成分甘油脂肪酸酯中含有双键、酯键、烯丙基氢等多种活性官能团，方便进行化学改性和合成，已经成为一种重要的化工原料。但是由于植物油中甘油脂肪酸酯的柔性脂肪链较长，双键密度小、活性低，造成聚氨酯材料的玻璃化转变温度低(＜50℃)、强度不高，难以满足实际使用要求。因此研究者必须加入大量(30％-50％)的脂肪族或芳香族石油基刚性环状单体与之共聚以增加分子链的刚性和交联密度，从而提高材料的热学和力学性能。基于植物油的聚氨酯玻璃化转变温度的提高完全依赖于石油基环状单体的引入，共聚单体的刚性越大、用量越多，所得产品的综合性能也会越好。对于现有植物油基高分子材料而言，由于甘油脂肪酸酯本身化学结构的限制，石油基化工原料的结构和用量仍然是决定其综合性能的关键性因素之一，它基本没有摆脱对化工原料的依赖。

松香无毒、无味，是另一种重要的可再生资源，它主要由各种异构化的松香酸C₁₉H₂₉COOH和少量中性物质组成，其中松香酸是主要成分，约占其总量的90％以上。松香酸中的双键和羧基等活性官能团方便进行加成、酯化、缩合等多种化学反应，其庞大的氢菲环结构具有较高的力学刚性，可与石油基脂肪族或芳香族环状单体媲美，所以松香及其衍生物已经被作为某些化工原料的替代物应用于高分子合成领域，而且它在提高聚合物玻璃化转变温度和力学强度，制备高性能聚合物上的潜力已经得到证实。CN112225876A公开了一种基于Diels-Alder反应松香基自修复聚氨酯，制得的聚氨酯拉伸强度达18.8MPa，自修复效率达94.6％。CN112979908A公开了一种松香基自修复聚合物，以松香为原料，通过引入具有动态可逆共价化学键(Diels-Alder键和双硫键)，再以一锅法通过聚氨酯化反应，制备得到了具有双动态可逆交联网络的松香基自修复聚合物。

松香中的氢菲环结构在聚氨酯材料力学和热稳定性能方面有很好的增强作用，开辟利用新途径是松香资源深加工研究迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明提出的是一种松香基聚氨酯及其合成方法，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，以松香酸酐为初始原料，依次经酰亚胺化反应、酰氯化反应、酯化反应得到松香基多元醇，将松香基多元醇与二异氰酸酯经聚氨酯化反应，制得了具有优良力学和热稳定性能的松香基聚氨酯。

本发明的技术解决方案：一种松香基聚氨酯的合成方法，包括以下步骤：

(1)松香酸酐亚氨二羧酸的制备；

(2)酰氯松香酸亚氨二羧酸的制备；

(3)松香酸基多元醇的制备；

(4)松香基聚氨酯的制备。