一種制備透明可降解聚氨酯的方法技術

一種制備透明可降解聚氨酯的方法，屬于高分子材料合成領域，其特征在于是將碳酸丙烯酯與二元胺進行開環反應，生成含氨基甲酸酯的小分子量二元醇，將此二元醇與多元醇和多異氰酸酯進行反應生成聚氨酯。不僅實現了碳酸丙烯酯開環，而且為開環產物找到了新的用途，該聚氨酯與通常聚氨酯相比具有，可降解、透明的特性。可以做為環保透明可降解包裝或者封裝、密封材料。透明材料可以使視覺直接接觸物品，以低成本均勻染色的方式提供優良品質，是非常誘人的手段。將碳酸丙烯酯開環、并且使用該產物制備具有透明、可降解特性聚氨酯，是本發明專利技術的創新點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術，屬于高分子材料合成領域，具體涉及一種用脂肪族二胺與碳酸丙烯酯反應，誘導碳酸丙烯酯開環聚合，使用開環聚合物生產透明可降解聚氨酯的方法。
技術介紹
近年來由于工業二氧化碳排放 量急劇增加，造成全球氣溫上升，即“溫室效應”，研究綜合利用二氧化碳的方法關系到人類生存及環境等重大問題，所以開發利用二氧化碳是世界各國普遍關注的重要課題之一。二氧化碳的最重要的應用領域是在化工利用方面，而且是真正的將二氧化碳轉化。雖然某些應用消耗了一部分二氧化碳，但只是在物理形態方面的改變，這樣的應用對低碳減排沒有實際意義。從二氧化碳的應用來看，目前全球回收二氧化碳總量約有40%用于生產化學品，35%用于油田3次采油，10%用于制冷，5%用于碳酸飲料，其他應用占10%。從長遠角度看，用于生產化學品更有利于二氧化碳的大量回收。二氧化碳和環氧丙烷直接合成環碳酸丙烯酯，是有效開發利用二氧化碳的重要方法之一，環碳酸丙烯酯具有極性，是極好的清潔的極性溶劑，還可用于混合物萃取分離，加工酚醛樹脂，合成聚碳酸酯，合成熱硬化性樹脂，合成熱記錄材料，作為高能密度電池(如鋰電池)和電容的電解液，金屬萃取劑，化妝品添加劑，丙烯酸膠卷的增塑劑，防凍劑的添加劑，漂白木材等。目前我國在環碳酸丙烯酯的研究和生產應用研究方面已經取得非常大的進展，國內已經有數十家生產廠家，產能達數百萬噸，實際主要用于脫碳和電池，其他方面應用還比較少，大量產品處于待銷狀態。碳酸丙烯酯作為一種五元環，性質很穩定，反應活性很低，很難進行開環聚合反應，目前進行開環理論研究少，開環聚合成的聚碳酸丙烯酯，作為高分子原料新用途更少。因為分子量為3000(Γ50000的聚碳酸丙烯酯，其玻璃化溫度約為25 45°C，是熱塑性無定形透明材料，這意味著該材料或者以該材料為主要原料的產品，其軟化點在室溫或者體溫，因此不適合做通用材料。含雙碳酸丙烯酯的有機分子可以合成非異氰酸酯聚氨酯，而碳酸丙烯酯做非異氰酸酯聚氨酯還沒有人嘗試。有人用碳酸丙烯酯在二乙基鋅、乙酰丙酮鋅、二乙基氯化鋁等催化劑的存在下進行開環聚合反應，生成聚碳酸丙烯酯，反應伴有二氧化碳逸出；也有人用碳酸丙烯酯與胺類反應，生成多羥基氨基甲酸酯。這些研究一般使用的是不常見、價格高的化合物為催化劑，為得到高分子量的產物，反應溫度比較高(170 180°C)，時間長12 15小時。
技術實現思路
本專利技術，目的在于為解決上述現有技術的問題，從而提供一種用脂肪族二胺與碳酸丙烯酯反應，誘導碳酸丙烯酯開環聚合，使用開環聚合物生產透明可降解聚氨酯的方法的技術方案。本專利技術，其特征在于是一種用脂肪族二胺與碳酸丙烯酯反應，誘導碳酸丙烯酯開環聚合，使用開環聚合物生產透明可降解聚氨酯的方法，其具體步驟為1、使用脂肪族二KH2NCnH2nNH2(n=2^6)與碳酸丙烯酯進行開環反應反應，兩個反應物摩爾比=1 :2 12，反應溫度8(T13(TC，反應時間2 12小時，產物為淺黃色粘稠狀液體，放置數天后為白色固體，生成含氨基甲酸酯的小分子量二元醇； I1、將開環產物含氨基甲酸酯的小分子量二元醇與多元醇和多異氰酸酯反應，開環產物/多元醇+開環產物=2(T80%，0H/NC0=1 1. 2 2，催化劑為二月桂酸二丁基錫，用量為總質量的2 3%，溫度75 80°C，預聚f 2小時，后脫泡，澆鑄到模具中，放入烘箱，再保溫2(Γ24小時，得到具有透明和可降解特性的聚氨酯最終產物。上述，其特征在于是所述的多元醇為聚酯多元醇或聚醚多元醇。本專利技術的優點在于將碳酸丙烯酯與二元胺進行開環反應，生成含氨基甲酸酯的小分子量二元醇，將此二元醇與多元醇和多異氰酸酯進行反應生成聚氨酯。不僅實現了碳酸丙烯酯開環，而且為開環產物找到了新的用途，該聚氨 酯與通常聚氨酯相比具有，可降解、透明的特性。可以做為環保透明可降解包裝或者封裝、密封材料。將碳酸丙烯酯開環、并且使用該產物制備具有透明、可降解特性聚氨酯，是本專利技術的創新點。附圖說明圖1 0H/NC0為1:1. 7和1:1. 5的產品紅外光譜圖 圖2不同聚醚含量和氰羥比的產品拉伸強度圖具體實施例方式實施方式I 三口燒瓶和攪拌器固定于鐵架臺上，把碳酸丙烯酯和1，2_乙二胺按比例12:1的摩爾比均勻混合于250mL三口燒瓶中，測定混合物pH約8 — 8. 5，攪拌，放熱，混合物顏色變深，溫度迅速上升，至最大值35°C恒定,測定混合物pH約7. 5^8,當溫度下降3°C—5°C的時候，放上加熱套，調整加熱速度，開始加熱并繼續攪拌，溫度計測得溫度達到130°C時，調整加熱套使溫度一直維持在120°C左右，恒定溫度加熱4個小時。制得碳酸丙烯酯乙二胺12:1的開環共聚物。反應溫度和時間采用產物粘度法確定，到產物粘度不增加為終點。實施方式2 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，2-乙二胺按比例10:1 實施方式3 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，2_乙二胺按比例8:1 實施方式4 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，2_乙二胺按比例6:1 實施方式5 反應體系同實施方式1，碳酸丙烯酯和1，2_乙二胺按比例4:1 實施方式6反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6-己二胺按比例20:1 實施方式7 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例12:1 實施方式8 反應體系同實施方式1，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例10:1 實施方式9 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例8:1 實施方式10 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例6:1 實施方式11 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例4:1 實施方式12 反應體系同實施方式I，碳酸丙烯酯和1，6_己二胺按比例2:1 實施方式13 采取碳酸丙烯酯乙二胺12:1的開環共聚物加到三口燒瓶中，加熱至80°C，真空脫氣20分鐘，以除去未開環的碳酸丙烯酯，冷卻至室溫后加入聚醚2000，聚醚2000與碳酸丙烯酯乙二胺12:1的開環共聚物二者重量之比為40:60，充分攪拌混合后，用真空泵對其進行抽真空脫氣，在混合物中加入聚醚2000與碳酸丙烯酯乙二胺總質量分數1%的催化劑二月桂酸二丁基錫，再加入甲苯二異氰酸酯(TDI) ( OH/NCO=l:l. 15)此時混合物發生放熱溫度上升，大約升至ere后溫度緩慢下降，期間反應物顏色由乳白色逐漸恢復到加催化劑以前的淺黃色。加熱該混合物令其溫度恒定在80°c充分攪拌一個小時，反應完全無氣泡，真空氣泡。將燒瓶內產物澆注到模具中，放入烘箱，恒溫80°C，24小時后取出。得硬質透明高分子材料。下表為實施方式1Γ實施方式34。研究發現碳酸丙烯酯乙二胺為8:1的比例下開環效果最佳，碳酸丙烯酯乙二胺=8:1的開環共聚物與聚醚2000混合所制成的高分子材料斷裂伸長率，聚醚2000質量含量為25%，30%, 35%, 40%, 45%, 0H/NC0=1:1. 3 1. 8)權利要求1. ，其特征在于是一種用脂肪族二胺與碳酸丙烯酯反應，誘導碳酸丙烯酯開環聚合，使用開環聚合物生產透明可降解聚氨酯的方法，其具體步驟為 1、使用脂肪族二KH2NCnH2nNH2(n=2^6)與碳酸丙烯酯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備透明可降解聚氨酯的方法，其特征在于是一種用脂肪族二胺與碳酸丙烯酯反應，誘導碳酸丙烯酯開環聚合，使用開環聚合物生產透明可降解聚氨酯的方法，其具體步驟為：I、使用脂肪族二胺H2NCnH2nNH2（n=2~6）與碳酸丙烯酯進行開環反應反應，兩個反應物摩爾比=1：2~12，反應溫度80~130℃，反應時間2~12小時，產物為淺黃色粘稠狀液體，放置數天后為白色固體，生成含氨基甲酸酯的小分子量二元醇；II、將開環產物含氨基甲酸酯的小分子量二元醇與多元醇和多異氰酸酯反應，開環產物/多元醇+開環產物=20~80%，OH/NCO=1：1.2~2，催化劑為二月桂酸二丁基錫，用量為總質量的2~3%，溫度75~80℃，預聚1~2小時，后脫泡，澆鑄到模具中，放入烘箱，再保溫20~24小時，得到具有透明和可降解特性的聚氨酯最終產物。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱晶心，馬彥龍，雷紅，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：