一种环保型聚氨酯扩链剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种环保型聚氨酯扩链剂及其制备方法和应用，属于化工材料的技术领域。是由以下通式Ⅰ表示的：

An environmentally friendly polyurethane chain extender and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种环保型聚氨酯扩链剂及其制备方法和应用
本专利技术属于化工材料的
，具体涉及一种环保型聚氨酯扩链剂及其制备方法和应用。
技术介绍
扩链剂是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。扩链剂对聚氨酯胶黏剂和密封剂的合成非常重要，直接影响产品的力学性能和工艺性能，是聚氨酯生产中必要的试剂。聚氨酯是由含二异腈酸酯基的脂肪族和芳香族单体与含有二元或多元醇的聚酯或聚醚反应形成的预聚物，应用时加入扩链剂使树脂扩链成形。常用的扩链是含二元或多元羟基的小分子醇，含氨基，亚氨基化合物或醚类醇。扩链剂为含羟基或氨基的低分子质量多官能团的二元或多元羟基的醇类化合物、二元或多元氨基的胺类化合物，常用的醇类扩链剂有1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇等。胺类扩链剂有3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和用甲醛改性制得的液体MOCA、乙二胺(DA)、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)等。还有对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)，用作聚氨酯胶黏剂的扩链剂，其产品耐热性、硬度及弹性都高于一般所用的扩链剂。随着人们对材料的要求越来越高，聚氨酯材料以及原材料有长足发展，但目前聚氨酯扩链剂仍将是制约聚氨酯材料应用的关键。现有聚氨酯扩链剂，醇类脂肪族扩链剂耐候性好，但基本没有刚性基团，强度低；芳香族扩链剂含大量苯环，可以提供较好的强度，但易黄变，不能外露使用。而大部分胺类扩链剂，与-NCO反应为脲基甲酸酯，可以提供较好的强度，但大部分反应速度快，在涂料和粘合剂中应用比较困难；而有位阻效应的MOCA，反应速度相对可控，但苯环含量高，易黄变，而且毒性较大。为此，行业越来越需求可替代MOCA的扩链剂，以实现聚氨酯涂料和粘合剂的双组分产品有一定的操作时间，强度高，毒性低，可外露等要求，不断提高聚氨酯产品性能，丰富聚氨酯产品应用，满足人们对聚氨酯材料多元化的需求。
技术实现思路
针对现有技术中扩链剂毒性大、反应速度可控性差的问题，本专利技术提供一种环保型聚氨酯扩链剂及其制备方法和应用，以解决上述问题。本专利技术的聚氨酯扩链剂具有毒性低、混合后有较长的操作时间、固化后强度大等优点，满足了人们对聚氨酯材料多元化的需求。一种环保型聚氨酯扩链剂，是由以下通式Ⅰ表示的：其中，R1为C1～C6组成的直链或支链烷基；R2为C1～C6组成的直链或支链烷基。优选的，所述R1为1-甲基-1,2-亚乙基或1,3-亚丙基中的一种；所述R2为1,2-亚乙基、1,4-亚丁基或1,6-亚己基中的一种。一种环保型聚氨酯扩链剂的制备方法，是通过以下方法制得的：具体合成步骤如下：(1)以通式Ⅱ化合物计，向反应容器中加入5～10ml/g的有机溶剂，搅拌下加入通式Ⅱ化合物和通式Ⅲ化合物。加入完毕后，N2置换3～5次。(2)将反应液升温至50～100℃，保温反应2h后，TLC监测反应，直到通式Ⅱ化合物反应完全。(3)反应结束后，将反应液降温至20～30℃，减压蒸馏溶剂，得油状聚氨酯扩链剂。优选的，所述步骤(1)中有机溶剂为甲苯、二甲苯、四氢呋喃、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷、DMF，1,4-二氧六环中的一种或几种的组合。优选的，所述步骤(1)中通式Ⅲ化合物的用量为以通式Ⅱ化合物计0.5～0.55eq。优选的，所述步骤(2)中反应液温度为70～90℃。一种环保型聚氨酯扩链剂的应用，所述通式Ⅰ化合物是用于制备双组分聚氨酯涂料或粘合剂。优选的，所述双组分聚氨酯涂料包括组分A和组分B；组分A包括重量份的以下组分：异氰酸酯5～25份，聚醚多元醇10～60份，增塑剂0～20份，溶剂0～10份，助剂0～2份；组分B包括重量份的以下组分：通式Ⅰ化合物2～40份，催化剂0.1～2份，聚醚多元醇0～30份，增塑剂5～30份，溶剂0～20份，颜填料10～100，助剂0.1～2份。优选的，所述增塑剂为氯化石蜡，芳烃油，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二异壬酯，柠檬酸酯类增塑剂中的一种或几种的组合。优选的，所述催化剂为有机金属催化剂、脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类或叔胺类催化剂中的一种或几种的组合，如有机锡催化剂T-12，三乙胺，二氮杂二环DBU。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的环保型扩链剂是一种含氨基甲酸酯的二元醇聚氨酯扩链剂，结构中不含芳香类基团，以脂肪族链状结构为主，大大地降低了扩链剂的毒性。(2)本专利技术的扩链剂通过降低链状结构两端羟基的活性，降低了扩链剂在固化过程中的反应速度，增加了扩链剂与聚氨酯材料在混合后的固化时间，保证了施工人员在混合后有充足的操作时间。(3)本专利技术的扩链剂在固化后强度大，耐候性好，从而可提高聚氨酯产品性能，丰富聚氨酯产品应用，满足人们对聚氨酯材料多元化的需求。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1N,N'-乙二基-双氨基甲酸双-(β-羟基异丙酯)的制备：反应方程式如下：具体制备步骤如下：(1)以碳酸丙烯酯计，向反应容器中加入1000ml的甲苯，搅拌下加入碳酸丙烯酯102.1g(1.0mol)和乙二胺31.9(0.53mol)。加入完毕后，N2置换4次。(2)将反应液升温至80～90℃，保温反应2h后，TLC监测反应，碳酸丙烯酯反应完全。(3)反应结束后，将反应液降温至20～30℃，减压蒸馏溶剂，得油状N,N'-乙二基-双氨基甲酸双-(β-羟基异丙酯)130.1g。实施例1产品的结构确证结果如下：lH-NMR(400MHz,CD3OD)：δ3.68(t,J＝7.2Hz,4H),3.62(m,2H),3.42(t,J＝7.6Hz,4H),1.31(d,J＝7.2Hz,6H)；MS：m/z＝265.2[M+H]+。实施例2N,N'-丁二基-双氨基甲酸双-(β-羟基异丙酯)的制备反应方程式如下：具体制备步骤如下：(1)以碳酸丙烯酯计，向反应容器中加入1000ml的甲苯，搅拌下加入碳酸丙烯酯102.1g(1.0mol)和丁二胺44.1g(0.50mol)。加入完毕后，N2置换4次。(2)将反应液升温至80～90℃，保温反应2h后，TLC监测反应，碳酸丙烯酯反应完全。(3)反应结束后，将反应液降温至20～30℃，减压蒸馏溶剂，得油状N,N'-丁二基-双氨基甲酸双-(β-羟基异丙酯)146.1g。实施例2产品的结构确证结果如下：lH-NM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型聚氨酯扩链剂，其特征在于，是由以下通式Ⅰ表示的：/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型聚氨酯扩链剂，其特征在于，是由以下通式Ⅰ表示的：



其中，R1为C1～C6组成的直链或支链烷基；R2为C1～C6组成的直链或支链烷基。


2.如权利要求1所述的一种环保型聚氨酯扩链剂，其特征在于，所述R1为1-甲基-1,2-亚乙基或1,3-亚丙基中的一种；所述R2为1,2-亚乙基、1,4-亚丁基或1,6-亚己基中的一种。


3.一种环保型聚氨酯扩链剂的制备方法，其特征在于，具体合成步骤如下：
(1)以通式Ⅱ化合物计，向反应容器中加入5～10ml/g的有机溶剂，搅拌下加入通式Ⅱ化合物和通式Ⅲ化合物；加入完毕后，N2置换3～5次；
(2)将反应液升温至50～100℃，保温反应2h后，TLC监测反应，直到通式Ⅱ化合物反应完全；
(3)反应结束后，将反应液降温至20～30℃，减压蒸馏溶剂，得油状聚氨酯扩链剂；
所述通式Ⅱ化合物结构为：所述通式Ⅲ化合物结构为：


4.如权利要求3所述的一种环保型聚氨酯扩链剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机溶剂为甲苯、二甲苯、四氢呋喃、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷、DMF，1,4-二氧六环中的一种或几种的组合。


5.如权利要求3所述的一种环保型聚氨酯扩链剂的制备方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宝，赵世勤，赵景峰，张燕，赵景顺，季国，
申请(专利权)人：山东一航新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37