CN105061720B - 聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯材料，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸酯和二环己基甲烷‑4,4’‑二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。并且本发明的聚氨酯材料通过水或微生物的作用下降解，避免造成污染；本发明通过特定的异佛尔酮二异氰酸酯、特定的脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯和扩链剂之间的组合，使得制备得到的聚氨酯材料具有良好的强度和韧性。

Description

聚氨酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包膜领域，尤其是涉及一种聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术
目前，我国肥料用量约占世界化肥总量的1/3。但是据有关资料显示，我国应用最为广泛的氮肥利用率仅为30％～35％，与发达国家的50％～55％的利用率相差较悬殊。化肥利用率低导致在作物的一个生长周期中需进行多次施肥，过量肥料在植物根际积累，不仅会破坏植物根系细胞结构，造成盐害，导致作物减产甚至死亡，还会破坏土壤结构，导致土壤退化以及地表和地下水体污染等。因此，国家在“十五”、“十一五”规划中，都指出需要发展新型肥料。其中发展的重点领域之一就是缓释肥料。
缓释肥料(Slow release fertilizers)简称SRFs，其特点是肥料施入土壤后，转变为植物可直接吸收利用的有效态养分的释放速率比普通速溶性肥料小得多，对作物的有效性比普通肥料的肥效长。符合节能减排的要求，满足我国国情的需要。从缓释肥料的应用价值和长远利益来看，发展缓控释肥料将成为肥料行业发展的必然趋势。
目前缓释肥料的主要研究方向为高分子材料包裹的包膜型缓释肥料。大量研究表明，施用有机高分子聚合物包膜缓释肥料能够显著提高肥料利用效率，降低养分损失和对环境造成的污染。但是高分子材料包裹的包膜型缓释肥料的发展还存在以下问题：1.有机高分子聚合物包膜肥料养分控释效果好，但是其养分释放时间还是不能与作物需肥时间很好的吻合；2.其养分释放完后，残留在土壤中的有机聚合物空壳难以降解，多年施用会对土壤环境造成污染；3.国内研制的成膜材料多以有机溶剂为主，毒性较高，破坏臭氧层，造成大气污染。鉴于以上问题，大大限制了包膜型缓释肥料的实际应用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题为提供一种聚氨酯材料，本发明提供的聚氨酯材料具有良好的强度和韧性，无毒、可降解。
本发明提供了一种聚氨酯材料，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；
所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；
所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述多羟基化合物选自多羟基淀粉。
优选的，所述多羟基淀粉选自经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。
优选的，所述扩链剂选自2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸及3,5-二羟甲基苯甲酸中的一种或几种。
优选的，第一聚氨酯预聚体的分子量为1700～3500。
本发明提供了一种聚氨酯材料的制备方法，包括：
A)异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应，得到第一聚氨酯预聚体；
脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应，得到第二聚氨酯预聚体；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种；
B)第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应，得到聚氨酯材料。
优选的，所述步骤A)中异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2～3:1。
优选的，所述步骤B)之后还包括将所述聚氨酯材料与三乙胺反应得到水性聚氨酯材料。
优选的，所述步骤A)得到第一聚氨酯预聚体的反应温度为70～80℃，反应时间为3～5h。
优选的，所述步骤B)中第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体的摩尔比为1:1～2。
与现有技术相比，本发明提供了一种聚氨酯材料，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。本发明提供的聚氨酯材料含有多羟基化合物增加了水溶性；并且本发明的聚氨酯材料可通过水或微生物的作用下降解，避免造成污染；同时本发明通过特定的异佛尔酮二异氰酸酯、特定的脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯和扩链剂之间的组合，使得最终制备得到的聚氨酯材料具有良好的强度和韧性。
具体实施方式
本发明提供了一种聚氨酯材料，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；
所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；
所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。
本发明提供的第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；本发明对所述异佛尔酮二异氰酸酯的来源不进行限定，可以为市售。
在本发明中，所述多羟基化合物优选选自多羟基淀粉，包括但不限于经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。上述羟基化改性方式可以为本领域技术人员熟知的羟基化改性方式；具体的，如玉米淀粉的改性方式可以为：玉米淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到玉米淀粉多元醇；马铃薯淀粉的改性方式可以为：马铃薯淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到马铃薯淀粉多元醇。
在本发明中，上述玉米淀粉多元醇或马铃薯淀粉多元醇的羟基数量优选通过以下计算方式确定：
液化物的羟值定义为1g样品苯二酸化所消耗的邻苯二甲酸酐所对应的KOH的毫克数。根据定义,羟基值可用下式计算:
羟值(mg KOH/g)＝(B-C)×N×56.1W+A
式中:B——空白滴定所需的KOH的体积(mL)；
C——回滴酯化溶液所用KOH体积(mL)；
N——KOH的浓度(mol/L)；
W——样品质量(g)；
A——样品的酸值。
在本发明中，所述异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比优选为2～3:1，更优选的，所述异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2:1。
在本发明中，所述第一聚氨酯预聚体的分子量优选为1700～3500，更优选为1800～3300。
在本发明中，所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。本发明对所述己二异氰酸醋、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯的来源不进行限定，可以为市售。
在本发明中，所述多羟基化合物优选选自多羟基淀粉，包括但不限于经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。上述羟基化改性方式可以为本领域技术人员熟知的羟基化改性方式；具体的，如玉米淀粉的改性方式可以为：玉米淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到玉米淀粉多元醇；马铃薯淀粉的改性方式可以为：马铃薯淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到马铃薯淀粉多元醇。
在本发明中，所述脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物的摩尔比优选为2～3:1，更优选的，所述脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2～3:1。
在本发明中，所述第二聚氨酯预聚体的分子量优选为1700～3500，更优选为1800～3300。
在本发明中，所述扩链剂优选选自2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸及3,5-二羟甲基苯甲酸中的一种或几种。本发明对于上述扩链剂的来源不进行限定，可以为市售。
本发明提供了一种聚氨酯材料的制备方法，包括：
A)异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应，得到第一聚氨酯预聚体；
脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应，得到第二聚氨酯预聚体；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种；
B)第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应，得到聚氨酯材料。
本发明首先将异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应，得到第一聚氨酯预聚体。
在本发明中，所述多羟基化合物优选选自多羟基淀粉，包括但不限于经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。上述羟基化改性方式可以为本领域技术人员熟知的羟基化改性方式；具体的，如玉米淀粉的改性方式可以为：玉米淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到玉米淀粉多元醇；马铃薯淀粉的改性方式可以为：马铃薯淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到马铃薯淀粉多元醇。
在本发明中，所述异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比优选为2～3:1，更优选的，所述异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2:1。
在本发明中，所述第一聚氨酯预聚体的分子量优选为1700～3500，更优选为1800～3300。
在本发明中，所述反应溶剂优选为丙酮；所述反应优选为搅拌反应，所述反应温度优选为70～80℃，更优选为72～78℃；所述反应压力优选为常压；所述搅拌反应的时间优选为3～5h。
在本发明中，将脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应，得到第二聚氨酯预聚体；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。
所述多羟基化合物优选选自多羟基淀粉，包括但不限于经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。上述羟基化改性方式可以为本领域技术人员熟知的羟基化改性方式；具体的，如玉米淀粉的改性方式可以为：玉米淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到玉米淀粉多元醇；马铃薯淀粉的改性方式可以为：马铃薯淀粉经酸化、α淀粉酶酶解得到马铃薯淀粉多元醇。
在本发明中，所述脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物的摩尔比优选为2～3:1，更优选的，所述脂肪族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2～3:1。
在本发明中，所述第二聚氨酯预聚体的分子量优选为1700～3500，更优选为1800～3300。
在本发明中，所述反应溶剂优选为丙酮；所述反应优选为搅拌反应，所述反应温度优选为70～80℃，更优选为72～78℃；所述反应压力优选为常压；所述搅拌反应的时间优选为3～5h。
制备得到上述第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体后，第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应，得到聚氨酯材料。具体可以为先将上述第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体混合搅拌反应后，再与所述扩链剂混合反应。所述反应温度优选为70～80℃；所述第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体混合搅拌反应时间优选为1～2h，所述与所述扩链剂混合反应时间优选为2～3h。
所述扩链剂优选选自2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸及3,5-二羟甲基苯甲酸中的一种或几种。本发明对于上述扩链剂的来源不进行限定，可以为市售。
在本发明中，所述第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体的摩尔比为1:1～2。所述扩链剂的物质的量与所述第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体反应剩余的异氰酸根的物质的量的比优选为1:1。
在本发明中，所述步骤B)之后优选还包括将所述聚氨酯材料与三乙胺反应得到水性聚氨酯材料。
具体可以为：将聚氨酯材料与三乙胺反应，而后加入水，蒸出丙酮得到水性聚氨酯材料。
所述三乙胺与所述扩链剂的摩尔比优选为1:0.5～1.5，所述反应时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h。
在制备得到的聚氨酯材料中加入三乙胺可以提高本发明制备得到的聚氨酯材料的亲水性能并且不影响其余性能。本发明对于所述蒸出丙酮的方式不进行限定，本领域技术人员熟知的蒸出丙酮的方式即可。
本发明提供了一种聚氨酯材料，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸醋和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种。本发明提供的聚氨酯材料含有多羟基化合物增加了水溶性；并且本发明的聚氨酯材料可通过水或微生物的作用下降解，避免造成污染；同时本发明通过第一预聚体中特定的异佛尔酮二异氰酸酯、第二聚氨酯预聚体中特定的二异氰酸酯和扩链剂之间的组合，使得最终制备得到的聚氨酯材料具有良好的强度和韧性。本发明提供的聚氨酯材料适用于化肥的包膜领域。可降解的聚氨酯膜材料不会对土壤造成危害，并且可通过对膜材料结构的控制来调控降解时间，达到控制内部包裹养分的释放周期与作物需肥周期相一致的目的，可以减少施肥频次和强度，提高化肥利用率。
本发明优选通过以下方式对制备得到的聚氨酯材料进行性能测定：
1、(1)拉伸强度和断裂伸长率(韧性)
将水性聚氨酯乳液倒入聚四氟乙烯成型模板上，保持水平自然干燥2-3天后，干燥箱中90℃干燥2h，冷却后取下薄膜备用。
采用日本岛津公司的AG-X plus万能电子材料试验机在室温下进行测试，拉伸速率100mm/min。
参照QB/T2415-1998标准，用哑铃型裁刀在薄膜上裁取三个试样，尺寸应符合GB/T528-1992中2型的规定。
拉伸强度：X＝F/S
式中X——薄膜拉伸强度，MPa；
F——薄膜拉断时负荷值，N；
S——薄膜平均横截面积，mm2。
结果取平均值。
断裂伸长率：X＝(L1-L)/L×100
式中X——薄膜断裂伸长率，％；
1——薄膜断裂时标线间距离，mm；
——薄膜原标线间距离，mm。
结果取平均值。
(2)降解性
降解过程中材料的性能最为直接的表现既为失重率的变化。降解的失重过程都大致可分为三个阶段：(a)试样的重量缓慢减小；(b)试样重量损失加速；(c)试样重量损失减缓。所以降解性能的测定即可转化为材料样品失重率的测定。一般第一阶段和第二阶段间失重率曲线会产生拐点，此时间段左右，材料薄膜的外观表现为表面出现大的褶皱或裂痕，此时会使得内部包裹的养分释放出去。故此，将这个曲线出现拐点的时间作为本发明材料降解性能的界定标准。
室温配制pH＝7.6的缓冲溶液，混合至土壤中。称取一定质量的材料薄膜试样埋于其中，定期取出样品进行测试称重。每个时间点采用三个试样取平均值。材料降解过程中的失重率按以下公式计算：
式中m0表示试样的原始重量，mt分别表示试样降解t天后的干重。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的聚氨酯材料及其制备方法进行详细描述
实施例1
先将天然玉米淀粉进行改性，处理成玉米淀粉多元醇：将玉米淀粉加水调成质量百分含量为30％的淀粉浆，加入质量分数为5％的盐酸15ml，在90℃，于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热，酸化反应18min，急速降温至30℃避免老化，用0.5M氢氧化钠中和，调pH至5.4，在64℃，添加浓度为0.015g/100ml的中温α-淀粉酶，酶解30min时间后恒温水浴锅中90℃，保持20min，灭酶。降温至60℃±5，室温(25℃)，再将液化液用离心机(3600r/min)离心20min，取上清液，得到玉米淀粉液化液。玉米淀粉液化物的羟基数量通过本发明所述的方式进行计算。
实施例2
将本发明实施例1制备得到的玉米淀粉液化液与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，加入20ml丙酮作为溶剂，70℃、常压下搅拌反应4小时，完成第一聚氨酯预聚体的合成；
将得到的玉米淀粉液化液与己二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，在70℃、常压下搅拌反应3小时，得到第二聚氨酯预聚体；
将第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体按照摩尔比1:1混合，搅拌3h，再加入扩链剂2,2-二羟甲基丁酸，其物质的量与预聚体(A)和预聚体(B)中预留的异氰酸根的物质的量的比例为1:1，搅拌反应3小时进行扩链，得到聚氨酯材料；
在合成的聚氨酯材料的丙酮溶液中加入三乙胺引入亲水基团，三乙胺与扩链剂2,2-二羟甲基丁酸的摩尔比为1:1，80℃搅拌反应1小时，之后保持反应温度在丙酮溶液中逐渐加入水，蒸出丙酮，完成水性的聚氨酯材料的制备。
对上述制备得到的水性聚氨酯材料按照本发明所述的方法进行性能测定，结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的水性聚氨酯材料的性能测定结果。
实施例3
将实施例1制备得到的玉米淀粉液化液与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，加入15ml丙酮作为溶剂，75℃、常压下搅拌反应5小时，完成第一聚氨酯预聚体的合成；
将获得的玉米淀粉液化液与二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯按照摩尔比1:2.5的比例混合，在75℃、常压下搅拌反应4小时得到第二聚氨酯预聚体；
将第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体按照摩尔比1:1.5混合，搅拌4h，再加入扩链剂2,2-二羟甲基丙酸，其物质的量与第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体剩余异氰酸根的物质的量的比例为1:1，搅拌反应4小时进行扩链，生成聚氨酯材料；
在合成的聚氨酯材料的丙酮溶液中加入三乙胺引入亲水基团，三乙胺与扩链剂2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1:0.5，80℃搅拌反应1小时，之后保持反应温度在丙酮溶液中逐渐加入水，蒸出丙酮，完成水性的聚氨酯材料的制备。
对上述制备得到的水性聚氨酯材料按照本发明所述的方法进行性能测定，结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的水性聚氨酯材料的性能测定结果。
实施例4
先将天然马铃薯淀粉进行改性，处理成马铃薯淀粉多元醇：将马铃薯淀粉加水调成质量百分含量为30％的淀粉浆，加入5％的盐酸15ml，在100℃，于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热，酸化反应18min时间，急速降温30℃避免老化，用0.5M氢氧化钠中和，调pH至5.4，在64℃，添加浓度为0.015g/100ml的中温α-淀粉酶，酶解30min时间后恒温水浴锅中100℃，保持20min，灭酶。降温至60℃±5，室温(25℃)，再将液化液用离心机(3600r/min)离心20min，取上清液，得到马铃薯淀粉液化液。
实施例5
将实施例4制备得到的马铃薯淀粉液化液与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，加入丙酮作为溶剂，75℃、常压下搅拌反应5小时，完成第一聚氨酯预聚体的合成；
将获得的马铃薯淀粉液化液与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯按照摩尔比1:3的比例混合，在80℃、常压下搅拌反应5小时得到第二聚氨酯预聚体；
将第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体按照摩尔比1:2混合，搅拌5h，再加入扩链剂2,2-二羟甲基丙酸，其物质的量与第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体剩余异氰酸根的物质的量的比例为1:1，搅拌反应4小时进行扩链，生成聚氨酯材料；
在合成的聚氨酯材料的丙酮溶液中加入三乙胺引入亲水基团，三乙胺与扩链剂2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1:1.5，80℃搅拌反应1小时，之后保持反应温度在丙酮溶液中逐渐加入水，蒸出丙酮，完成水性的聚氨酯材料的制备。
对上述制备得到的水性聚氨酯材料按照本发明所述的方法进行性能测定，结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的水性聚氨酯材料的性能测定结果。
实施例6
将实施例4制备得到的马铃薯淀粉液化液与异佛尔酮二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，加入丙酮作为溶剂，75℃、常压下搅拌反应5小时，完成第一聚氨酯预聚体的合成；
将获得的马铃薯淀粉液化液与萘二异氰酸酯按照摩尔比1:2的比例混合，在80℃、常压下搅拌反应5小时得到第二聚氨酯预聚体；
将第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体按照摩尔比1:1混合，搅拌4h，再加入扩链剂2,2-二羟甲基丁酸，其物质的量与预聚体(A)和预聚体(B)中预留的异氰酸根的物质的量的比例为1:1，搅拌反应3小时进行扩链，生成聚氨酯材料；
在合成的聚氨酯材料的丙酮溶液中加入三乙胺引入亲水基团，三乙胺与扩链剂2,2-二羟甲基丁酸的摩尔比为1:1，80℃搅拌反应1小时，之后保持反应温度在丙酮溶液中逐渐加入水，蒸出丙酮，完成水性的聚氨酯材料的制备。
对上述制备得到的水性聚氨酯材料按照本发明所述的方法进行性能测定，结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的水性聚氨酯材料的性能测定结果。
表1本发明实施例制备得到的水性聚氨酯材料的性能测定结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种聚氨酯材料，其特征在于，由第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应得到；
所述第一聚氨酯预聚体由异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应制备；
所述第二聚氨酯预聚体由脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应制备；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸酯和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种；
所述多羟基化合物选自多羟基淀粉；所述多羟基淀粉选自经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述扩链剂选自2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，第一聚氨酯预聚体的分子量为1700～3500。
4.一种如权利要求1所述的聚氨酯材料的制备方法，包括：
A)异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物反应，得到第一聚氨酯预聚体；
脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯中的一种或几种与多羟基化合物反应，得到第二聚氨酯预聚体；所述脂肪族二异氰酸酯选自己二异氰酸酯和二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二异氰酸酯选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的一种或几种；所述多羟基化合物选自多羟基淀粉；所述多羟基淀粉选自经过羟基化改性的玉米淀粉和经过羟基化改性的马铃薯淀粉中的一种或几种；
B)第一聚氨酯预聚体、第二聚氨酯预聚体和扩链剂反应，得到聚氨酯材料。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中异佛尔酮二异氰酸酯与多羟基化合物的摩尔比为2～3:1。
6.根据权利要求4所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤B)之后还包括将所述聚氨酯材料与三乙胺反应得到水性聚氨酯材料。
7.根据权利要求4所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A)得到第一聚氨酯预聚体的反应温度为70～80℃，反应时间为3～5h。
8.根据权利要求4所述的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中第一聚氨酯预聚体和第二聚氨酯预聚体的摩尔比为1:1～2。
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