本发明专利技术属于聚合物合成领域，具体涉及一种硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法。在本发明专利技术反应体系中通过双键与硫的加成反应完成聚合，异氰酸酯基团则与硫的加成以及与双键的夺氢反应完成聚合。本发明专利技术聚合反应仅需少量碱性催化剂即可发生，反应条件温和，单体适配性高。由于合成的聚合物具备多种动态键，如多硫键、硫氨酯、酯键，因此聚合物具有很好的自修复能力。制备的聚合物可以在室温条件下超快修复机械损伤，并且修复的材料仍具有很好的力学性能；此外，该聚合物还具有抗紫外以及近红外区高透过率的优点，在抗紫外光与红外透镜等领域有着很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物合成领域，具体涉及一种硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法。
技术介绍
1、硫为炼油副产物，每年都伴随着石油的生产被大量开采和囤积。单质硫易燃极易引起火灾，同时暴露的单质硫也容易被氧化成酸雨，造成严重的环境污染和安全隐患。以单质硫为硫源制备含硫聚合物不仅可以解决硫过剩的问题，还有望制备出性能优异的聚合物材料。
2、目前，直接以单质硫为硫源制备含硫聚合主要包括单质硫与烯类单体的逆硫化、单质硫、醇与异腈等组成的多组分共聚反应、单质硫与环硫的开环共聚反应以及单质硫与丙烯酸酯的阴离子杂化共聚。这些方法虽可把硫引入聚合物网络中，但也存在缺陷。例如：异腈和环硫单体的价格昂贵，合成困难，不利于大规模生产；单质硫、醇与异腈的多组分共聚只能合成含有c＝s键的线性聚合物，因此该类聚合物力学性能较差；单质硫的逆硫化反应需要在130℃以上的温度进行，反应过程中会生成有毒气体h2s；硫与丙烯酸酯的阴离子杂化共聚制备的材料力学性能尚不能满足应用需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种硫、烯烃和异氰酸酯组成的三元共聚体系制备含硫聚合物的方法。本专利技术发现了一种全新的反应机理：单质硫与烯烃发生加成反应，生成聚硫醚，由于聚硫醚上存在不稳定的活泼α氢，聚硫醚可以与异氰酸酯发生夺氢反应，生成带有硫氨酯的聚硫醚，失去活泼氢的基团则会接上另一段聚硫醚，从而构建出了交联网络(具体过程见图1)。
2、为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
>3、硫、烯烃、异氰酸酯三元共聚制备硫基聚合物的方法为：将烯烃单体、单质硫、以及异氰酸酯单体在少量碱性催化剂的作用下反应。4、其中，反应温度为室温-50℃、反应时间为12-24h。
5、合成含硫聚合物单体的投料质量比为烯烃单体30-40wt％、单质硫20-30wt％、异氰酸酯单体30-40wt％、催化剂0.1-0.8wt％。
6、烯烃单体为2-苯乙基丙烯酸酯pea、丙烯酸氯乙酯clea、异冰片基丙烯酸酯iboa、季戊四醇三丙烯酸酯peta。
7、异氰酸酯单体为正丁基异氰酸酯bui、环戊基异氰酸酯cpi、苄基异氰酸酯bni、五亚甲基二异氰酸酯pdi、异佛尔酮二异氰酸酯ipdi、二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、间苯二甲基异氰酸酯xdi。
8、催化剂为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷dabco或1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯dbn。
9、有益效果：
10、本专利技术中原料单质硫为聚合物提供了丰富的s-s键，增强了聚合物的动态交换能力，延长了聚合物的使用寿命。
11、本专利技术合成步骤简单，可以轻易制备出高度交联的硫基聚合物。
12、本专利技术提供的基于全新机理制备含硫聚合物的方法，其可选择的单体范围广泛，各类活泼烯烃单体和异氰酸酯单体均可参与三元共聚反应。
13、本专利技术提供的基于全新机理制备含硫聚合物的方法，聚合反应条件温和。
14、本专利技术提供的基于全新机理制备的含硫聚合物，由于聚合物中存在的多硫键与硫氨酯键，该材料可以在室温条件下超快修复机械损伤。此外，该材料具有优异的力学性能、可重复加工性能、抗紫外以及高红外透过率。
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【技术保护点】
1.一种硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述方法为：在氮气气氛下，加入有机碱催化剂，烯烃单体、单质硫和异氰酸酯单体组成三元共聚体系进行反应得到含硫聚合物。
2.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述三元共聚体系按照质量百分比的组成为：有机碱催化剂0.1-0.8wt％、烯烃单体30-40wt％、单质硫20-30wt％和异氰酸酯单体30-40wt％。
3.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述烯类单体为：2-苯乙基丙烯酸酯PEA、丙烯酸氯乙酯CIEA、异冰片基丙烯酸酯IBOA、季戊四醇三丙烯酸酯PETA。
4.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述异氰酸酯单体为：正丁基异氰酸酯BuI、环戊基异氰酸酯CPI、苄基异氰酸酯BnI、五亚甲基二异氰酸酯PDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、间苯二甲基异氰酸酯XDI。
5.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述有机碱催化剂为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷DABCO或1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯DBN。
6.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述反应温度为室温-50℃，反应时间为12-24h。
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【技术特征摘要】
1.一种硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述方法为：在氮气气氛下，加入有机碱催化剂，烯烃单体、单质硫和异氰酸酯单体组成三元共聚体系进行反应得到含硫聚合物。
2.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述三元共聚体系按照质量百分比的组成为：有机碱催化剂0.1-0.8wt％、烯烃单体30-40wt％、单质硫20-30wt％和异氰酸酯单体30-40wt％。
3.根据权利要求1所述的硫、烯烃和异氰酸酯三元共聚体系制备含硫聚合物的方法，其特征在于，所述烯类单体为：2-苯乙基丙烯酸酯pea、丙烯酸氯乙酯ciea、异冰片基丙烯酸酯iboa、季戊四醇三丙烯酸酯peta。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏军，郑煌，宋肄业，黄文艳，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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