一種基于大豆油合成耐熱性聚氨酯的方法是先把環(huán)氧大豆油、催化劑加入到反應(yīng)器中，然后加入多異氰酸酯反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體；將1,4-丁二醇和含相同摩爾羥基的低聚物多元醇，加入聚氨酯預(yù)聚體中，充分?jǐn)嚢?－3min，在硫化機(jī)上壓片制成聚氨酯。本發(fā)明專利技術(shù)具有工藝簡單，易操作的特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種耐熱性聚氨酯材料的方法，具體涉及一種以大豆油為原料合成耐熱性聚氨酯材料的方法。
技術(shù)介紹
聚氨酯是一種新型的有機(jī)高分子合成材料，是合成材料中的重要品種，已躍居合成材料第六位。聚氨酯材料的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性質(zhì)十分特殊，具有可發(fā)泡性、彈性、耐磨性、耐油性、耐氣候性、粘接性、耐低溫性、耐溶劑性和耐生物老化性以及優(yōu)異的機(jī)械性能等，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、船舶、航空、車輛、土木建筑、輕工以及紡織等部門，其應(yīng)用范圍之廣，這在高分子合成材料中是絕無僅有的，而且其產(chǎn)品與品種逐年遞增，在材料工業(yè)中發(fā)揮越來越重要且不可替代的作用。 聚氨酯特殊的交聯(lián)方式，使其具有其它傳統(tǒng)合成材料所不具備的特殊的優(yōu)異性能，但這種特殊交聯(lián)方式?jīng)Q定其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的同時，也決定了聚氨酯材料的耐熱性較差，只有在80°C以下使用時，聚氨酯彈性體的性能才能得到保證，在100°C以上使用時，材料會軟化，只能使用數(shù)天或數(shù)小時，長期使用會導(dǎo)致形變，致使普通聚氨酯材料的應(yīng)用范圍受到大大限制。但是，高強(qiáng)度而又耐高溫的聚氨酯在汽車和航天技術(shù)中具有重要應(yīng)用，是一種高新技術(shù)產(chǎn)品，其研究和應(yīng)用將在二十一世紀(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，耐高溫高強(qiáng)度聚氨酯的研究開發(fā)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。常用的提高聚氨酯材料的耐熱穩(wěn)定性的方法主要有1)使用高官能度的聚氨酯原料，提聞材料的交聯(lián)度，這樣往往只能以材料伸長率的損失換取耐熱性的提聞；2)在分子間引入耐熱穩(wěn)定性高的分子，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雜化聚合物，這種方式對固化劑的要求較高，相匹配的反應(yīng)物和對應(yīng)的固化劑種類較少；3)向聚氨酯預(yù)聚體中加入耐熱性的無機(jī)物，例如CaSO4晶須、碳纖維等，通過提高材料的導(dǎo)熱性和散熱性的途徑來提高材料的耐熱性，但是使用此法提升空間較小，耐熱性效果有限；4)通過反應(yīng)向聚氨酯分子鏈中引入耐熱穩(wěn)定性高的小分子鏈段，如噁唑烷酮等。在聚氨酯分子鏈中引入噁唑烷酮制成-NCO封端的預(yù)聚體的方法，在制備聚氨酯材料過程中易于操作，加工工藝和設(shè)備無需較大改動，預(yù)聚體的低揮發(fā)性也有利于人身安全。這一路線可通過異氰酸酯基團(tuán)與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)引入噁唑烷酮制備異氰酸酯封端的預(yù)聚體來實(shí)現(xiàn)，然后再與多元醇擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制備熱耐性聚氨酯材料。另外，在傳統(tǒng)的聚氨酯工業(yè)中，聚氨酯合成原料一多元醇和多異氰酸酯等，主要是石油化學(xué)品，對石油化工產(chǎn)業(yè)依賴程度很高，石油資源日趨緊缺的局面正嚴(yán)重影響著聚氨酯工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，尋找一種可再生的能夠替代石油資源的聚氨酯原料具有十分重要的戰(zhàn)略意義。近年來，大豆油作為廉價易得的一種天然可再生的生物質(zhì)資源，正日益受到人們的關(guān)注。例如，大豆油經(jīng)環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧大豆油；環(huán)氧大豆油開環(huán)羥基化作用形成多羥基化合物；環(huán)氧大豆油在催化劑的作用下與二氧化碳(CO2)反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯，進(jìn)而與胺類化合物反應(yīng)生成非異氰酸酯聚氨酯(NIPU)。值得關(guān)注的是，含環(huán)氧基團(tuán)的大豆油可直接與多異氰酸酯反應(yīng)合成含有噁唑烷酮的聚氨酯，使材料的耐熱性大大提高。采用天然可再生的、環(huán)境友好的大豆油資源合成聚氨酯材料，不僅能夠提高聚氨酯材料的耐熱性能，而且為聚氨酯的生產(chǎn)提供了新的原料來源，提高聚氨酯工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，在催化劑A1C13/HMPA(六甲基磷酰三胺)的作用下，以環(huán)氧大豆油為原料合成耐熱性聚氨酯的尚無文獻(xiàn)報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種在催化劑A1C13/HMPA(六甲基磷酰三胺)的作用下，以環(huán)氧大豆油為原料合成耐熱性聚氨酯的方法。 以環(huán)氧大豆油和多異氰酸酯為原料，在A1C13/HMPA催化劑的作用下反應(yīng)，生成含有噁唑烷酮和異氰脲酸酯的聚氨酯預(yù)聚體，然后進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)制備出耐熱性較好的大豆油基聚氨酯材料。本專利技術(shù)的主要反應(yīng)過程如下權(quán)利要求1.，其特征在于包括如下步驟(1)制備聚氨酯預(yù)聚體先把環(huán)氧大豆油、催化劑加入到反應(yīng)器中，常壓條件下，均勻攪拌并升溫至100 — 180°C，然后每間隔5-10min，將加入的多異氰酸酯分2-4次等量加入，反應(yīng)時間O. 5 - 5h，得到聚氨酯預(yù)聚體；其中催化劑的加入量為環(huán)氧大豆油和多異氰酸酯總質(zhì)量的O. 5 - 5%，異氰酸酯基團(tuán)和環(huán)氧基團(tuán)的摩爾比為2 - 7:1，催化劑是A1C13/HMPA ；(2)按HG/T2409-92標(biāo)準(zhǔn)，測定步驟(I)聚氨酯預(yù)聚體中的NC0% ；(3)聚氨酯材料的制備按照如下公式，計算得到在聚氨酯預(yù)聚體加入1，4- 丁二醇的質(zhì)量；A=mXNC0%X0. 51 ；其中=A為所需1，4- 丁二醇的質(zhì)量；m為聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量；NC0%為異氰酸酯基團(tuán)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；將1，4-丁二醇和含相同摩爾羥基的低聚物多元醇，加入聚氨酯預(yù)聚體中，充分?jǐn)嚢?I — 3min,在硫化機(jī)上壓片制成聚氨酯。2.如權(quán)利要求1所述的上，其特征在于所述的低聚物多元醇為聚醚多元醇和聚酯多元醇，分子量為1000 - 2000。3.如權(quán)利要求2所述的上，其特征在于所述的聚醚多元醇是PPG-1000或PPG-2000。4.如權(quán)利要求2所述的上，其特征在于所述的聚酯多元醇是0DX-218、CMA-1044或CMA-44。5.如權(quán)利要求1所述的上，其特征在于所述的多異氰酸酯為4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。全文摘要是先把環(huán)氧大豆油、催化劑加入到反應(yīng)器中，然后加入多異氰酸酯反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體；將1,4-丁二醇和含相同摩爾羥基的低聚物多元醇，加入聚氨酯預(yù)聚體中，充分?jǐn)嚢?－3min，在硫化機(jī)上壓片制成聚氨酯。本專利技術(shù)具有工藝簡單，易操作的特點(diǎn)。文檔編號C08G18/48GK102993409SQ20121052206公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日專利技術(shù)者亢茂青, 劉振民, 王軍威, 殷寧, 趙雨花, 李其峰, 馮月蘭, 張清運(yùn), 王心葵 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于大豆油合成耐熱性聚氨酯的方法，其特征在于包括如下步驟：（1）制備聚氨酯預(yù)聚體：先把環(huán)氧大豆油、催化劑加入到反應(yīng)器中，常壓條件下，均勻攪拌并升溫至100－180℃，然后每間隔5?10min，將加入的多異氰酸酯分2?4次等量加入，反應(yīng)時間0.5－5h，得到聚氨酯預(yù)聚體；其中催化劑的加入量為環(huán)氧大豆油和多異氰酸酯總質(zhì)量的0.5－5%，異氰酸酯基團(tuán)和環(huán)氧基團(tuán)的摩爾比為2－7:1，催化劑是AlCl3/HMPA；（2）按HG/T?2409?92標(biāo)準(zhǔn)，測定步驟（1）聚氨酯預(yù)聚體中的NCO%；（3）聚氨酯材料的制備：按照如下公式，計算得到在聚氨酯預(yù)聚體加入?1,4?丁二醇的質(zhì)量；A=m×NCO%×0.51；???其中：A為所需1,4?丁二醇的質(zhì)量；m為聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量；NCO%為異氰酸酯基團(tuán)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；?將1,4?丁二醇和含相同摩爾羥基的低聚物多元醇，加入聚氨酯預(yù)聚體中，充分?jǐn)嚢?－3min，在硫化機(jī)上壓片制成聚氨酯。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：亢茂青，劉振民，王軍威，殷寧，趙雨花，李其峰，馮月蘭，張清運(yùn)，王心葵，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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