一种生物基超支化聚氨酯、其制备方法与应用

本发明涉及一种聚氨酯，具体涉及一种热稳定性优良的生物基超支化聚氨酯及其制备方法与应用，属于高分子化学。

背景技术：

1、聚氨酯是一种有机高分子材料，是五大工程塑料之一，聚氨酯产品性能具有可调控范围广、适应性强、耐磨性强、耐老化等优点，广泛应用于建筑业、制鞋制革业、家具、体育等行业。线性聚氨酯在力学性能、耐温性、强度等方面存在不足，超支化聚氨酯具备聚氨酯优异的力学性能，又具有超支化聚合物的粘度低、溶解性好、交联度高和反应活性高等优点，成为了现阶段高分子材料领域的研究热点。在涂料、胶粘剂、阻燃剂和生物可降解材料等方面得到了广泛的应用。但是，目前超支化聚氨酯由于其交联度低，导致其耐热性差和力学性能不足等缺点，险种限制了其应用。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种热稳定性优良的生物基超支化聚氨酯及其制备方法，以克服现有技术的不足。

2、本发明的另一目的还在于提供所述生物基超支化聚氨酯的应用。

3、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

4、本发明实施例提供了一种生物基超支化聚氨酯，其包含式i所示的链段结构：

5、

6、其中，x选自o或nh，y选自对苯或间苯，r1和r2均独立的选自直链烷基、支链烷基、芳基中的至少任意一种基团，r3、r4、r5、r6、r7均独立的选自支链烷基、直链烷基、芳基中的至少任意一种基团，m、n、z的取值均为5～50。式i中的代表了主体结构的重复单元。

7、本发明实施例还提供了一种生物基超支化聚氨酯的制备方法，其包括：使包含聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂、溶剂的混合反应体系进行聚合反应，制得生物基超支化聚氨酯。

8、在一些实施例中，所述聚酯多元醇至少包含式ii所示结构的超支化聚酯多元醇：

9、

10、其中，y选自对苯或间苯，r1和r2均独立的选自直链烷基、支链烷基、芳基中的至少任意一种基团，r3、r4、r5均独立的选自支链烷基、直链烷基、芳基中的至少任意一种基团，m、n、z的取值均为5～50。

11、本发明实施例还提供了前述生物基超支化聚氨酯于制备胶粘剂、泡沫塑料或涂料等领域中的应用。

12、与现有技术相比，本申请至少具有以下技术效果：

13、本发明提供的生物基超支化聚氨酯含有大量酯键超支化结构，具有交联度高的特点，提高了聚氨酯强度(拉伸强度大于25mpa)、耐磨和耐温性能(热分解温度大于250℃)，热稳定性优良，并且制备工艺简单，具有原料来源广、成本低、毒性低等优点，可以用于泡沫塑料、胶粘剂和涂料等领域。

技术特征：

1.一种生物基超支化聚氨酯，其特征在于，所述生物基超支化聚氨酯包含式i所示的链段结构：

2.根据权利要求1所述的生物基超支化聚氨酯，其特征在于：所述r1、r2均独立的选自取代或未取代的c1-c6的烷基或者取代或未取代的芳基；优选的，所述r1、r2均独立的选自苯环、乙基、丙基、异丙基、仲丁基中的至少任意一种。

3.根据权利要求1所述的生物基超支化聚氨酯，其特征在于：所述r3选自c2～c10的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种；优选的，所述r3选自乙基、丙基、丁基、仲丁基、己基中的至少任意一种；

4.根据权利要求1所述的生物基超支化聚氨酯，其特征在于：所述r6选自c5～c14的直链或支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种；优选的，所述r6选自甲苯基、己基、3，3，5-三甲基环己基二甲基、二苯基甲烷基、己酸乙酯基、二环己烷基甲烷基、萘基、三甲基己烷基中的至少任意一种；

5.如权利要求1-4中任一项所述的生物基超支化聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括：使包含聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂、溶剂的混合反应体系进行聚合反应，制得生物基超支化聚氨酯。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚酯多元醇至少包含式ii所示结构的超支化聚酯多元醇：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述聚酯多元醇还包括第二聚酯或聚醚多元醇，优选的，所述聚酯多元醇中超支化聚酯多元醇的含量为5～100wt％，尤其优选为5～30wt％；

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、1，6-已二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种或两种以上的组合；

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括：将聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂溶于溶剂中，首先升温至60～100℃反应1～3h，之后升温至90～150℃反应1～3h，获得生物基超支化聚氨酯；

10.权利要求1-4中任一项所述的生物基超支化聚氨酯于制备胶粘剂、泡沫塑料或涂料中的应用。

技术总结本发明公开了一种生物基超支化聚氨酯、其制备方法与应用。所述生物基超支化聚氨酯包含如下所示的链段结构：其中，X选自O或NH，Y选自对苯或间苯，R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;独立的选自直链烷基、支链烷基、芳基等基团，R<subgt;3</subgt;、R<subgt;4</subgt;、R<subgt;5</subgt;、R<subgt;6</subgt;、R<subgt;7</subgt;独立的选自支链烷基、直链烷基、芳基等基团，m、n、z的取值均为5～50。所述制备方法包括：使聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂聚合反应，制得生物基超支化聚氨酯。本发明的生物基超支化聚氨酯含有大量酯键超支化结构，具有交联度高的特点，可提高强度、耐磨和耐温性能，热稳定性优良，并且制备工艺简单，具有原料来源广、成本低、毒性低等优点，可以用于泡沫塑料、胶粘剂和涂料等领域。技术研发人员：张亚杰,马中森,陆贻超受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/16