CN107312152A - 一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法。其包括如下步骤：步骤1.将二氯代烷或氯封端聚醚与对硝基苯酚钠在溶剂中混合并在4MPa的氮气保护下加热反应，经过滤以获得两端为硝基的端硝基醚和溶剂的混合物；步骤2.将由步骤1获得的混合物在催化剂作用下和氢气在5MPa下发生氢化反应，经过滤和蒸馏以获得新型聚氨酯芳香胺扩链剂。由此方法合成的芳香胺扩链剂分子提高了聚氨酯材料的延伸率和撕裂强度等物理性能，纯度可到达97％，并且操作条件简单，成本较低，容易生产，是一种理想的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法。

Description

一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯类有机物合成技术领域，具体涉及一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法。
背景技术
聚氨酯是指主链含有重复氨基甲酸酯结构单元的一类聚合物，由于其含有强极性的氨基甲酸酯基团，聚氨酯材料具有良好的韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性，已广泛的应用于建筑、涂料、胶黏剂、汽车制造、水利、交通、机械、化工矿山等领域。
聚氨酯优异的性能是由其分子结构决定的，它主要由柔性的主链和钢性的多异氰酸酯与扩链剂组成。目前，聚氨酯扩链剂从结构上主要分为二元醇类和二元胺两类，常用的二元醇扩链剂有丁二醇、己二醇等。二元胺扩链剂有3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、二甲硫基甲苯二胺、3-氯-3-已基-4， 4-二氨基二苯基甲烷等。
目前，聚氨酯中使用最多的MOCA存在一定的毒性，并且存在使用条件苛刻、操作寿命短等问题，其它种类的扩链剂产品也存在性能各异，合成困难，成本较高的弊端，现有此类产品的大量使用对后期聚氨酯产品的性能具有极其重要的影响。
发明内容
作为本行业的技术人元，非常有必要开发一种新型聚氨酯扩链剂，能够解决现有技术上的弊端，并解决现有聚氨酯扩链剂的不足之处，改善扩链剂的使用条件，降低了聚氨酯材料的成本。
本发明的技术方案如下所描述：其包括如下步骤：
步骤1.将二氯代烷或氯封端聚醚与对硝基苯酚钠在溶剂中混合并在4MPa的氮气保护下加热反应，经过滤以获得两端为硝基的端硝基醚和溶剂的混合物；
步骤2.将由步骤1获得的混合物在催化剂作用下和氢气在5MPa下发生氢化反应，经过滤和蒸馏以获得新型聚氨酯芳香胺扩链剂。
所述的二氯代烷选自二氯丁烷、二氯戊烷、二氯己烷中的一种或多种。
所述的氯封端聚醚选自官能度为2或3并且分子量为92至10000的氯封端聚环氧丙烷、氯封端聚四氢呋喃、氯封端聚乙二醇中的一种或多种。
所述的溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。
所述的催化剂选自雷尼镍、钯碳中的一种或多种。
在步骤1中，所述的二氯代烷的摩尔数是所述的硝基苯酚钠的摩尔数的0.25 至0.5倍，并且所述的溶剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的1.0至 5.0倍。
在步骤2中，所述的催化剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的0.01 至0.05倍。
所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法包括下列步骤：
步骤1.在高压反应釜中将二氯代烷或氯封端聚醚和硝基苯酚钠在溶剂中混合，充入氮气至4MPa，加热至80至150℃，反应0.5至4.0小时，过滤，以获得端硝基醚和溶剂的混合物；
步骤2.将由步骤1获得的产物和催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至 5MPa，加热至30至120℃并且反应2.0至6.0小时，过滤，蒸馏除去溶剂以得到所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂。
所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法获得的新型聚氨酯芳香胺扩链剂，所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂由下列通式(1)和(2)同时表示：
其中n为4-12的整数；
其中n为1-240的整数。
本发明的有益效果：
与目前的聚氨酯扩链剂的合成方法相比较，本发明的有益效果主要体现在下列方面：
1.由此方法合成的芳香胺扩链剂分子结构中既含有柔性的脂肪链段，也含有钢性的苯环基团，从而提高了聚氨酯材料的延伸率和撕裂强度等物理性能；2. 由此方法合成的芳香胺扩链剂的纯度可到达97％；3.由此方法合成的芳香胺扩链剂使用时操作条件简单；4.由此方法合成的芳香胺扩链剂成本较低。综上，本发明实现方式简单，容易生产并且生产成本低，是一种理想的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步地描述。
为了更好地解释本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地阐述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
步骤1.在高压反应釜中将二氯代烷或氯封端聚醚和硝基苯酚钠在溶剂中混合，充入氮气至4MPa，加热至80至150℃，反应0.5至4.0小时，过滤，以获得端硝基醚和溶剂的混合物；
步骤2.将由步骤1获得的产物和催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至 5MPa，加热至30至120℃并且反应2.0至6.0小时，过滤，蒸馏除去溶剂以得到所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂。
上述新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法的合成路线如下反应式所描述：
步骤1
步骤2
其中，起始反应物以二氯代烷为例，n为4-12的整数；
对所使用的二氯代烷没有特别限制，优选地，所述的二氯代烷由下列通式(3) 表示的二氯代烷：
对所使用的氯封端聚醚没有特别限制，优选地，所述的氯封端聚醚由下列通式(4)表示的氯封端聚醚：
其中n为具有1至240的整数；更优选地，所述的氯封端聚醚选自官能度为 2或3并且分子量为92至10000的氯封端聚环氧丙烷、氯封端聚四氢呋喃、氯封端聚乙二醇中的一种或多种。
根据本发明的某些实施方案，所述的溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。
根据本发明的某些实施方案，所述的催化剂选自雷尼镍、钯碳中的一种或多种。
根据本发明的某些实施方案，在步骤1中，所述的二氯代烷的摩尔数是所述的硝基苯酚钠的摩尔数的0.25至0.5倍，并且所述的溶剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的1.0至5.0倍。
根据本发明的某些实施方案，在步骤2中，所述的催化剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的0.01至0.05倍。
实施例1
步骤1.在高压反应釜中将15.90克二氯丁烷和40.30克对硝基苯酚钠在60.00 克乙醇中混合，充入氮气至压力为4MPa，加热至80℃，反应1.0小时，过滤除去副产物，以获得丁烷型端硝基醚和乙醇的混合物；
步骤2.将由上一步反应获得的端硝基醚和乙醇的混合物、2.00克10％钯碳催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至5MPa，加热至60℃并且反应2.0小时，过滤除去催化剂，使用旋转蒸发仪除去乙醇得到丁烷型芳香胺扩链剂，氨基转化率为99.0％。
实施例2
步骤1.在高压反应釜中将19.4克二氯己烷和40.30克对硝基苯酚钠在60.00 克乙二醇二甲醚中混合，充入氮气至压力为4MPa，加热至100℃，反应2.0小时，过滤除去副产物，以获得己烷型端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物；
步骤2.将由上一步反应获得的端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物、3.00克10％钯碳催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至5MPa，加热至70℃并且反应3.0 小时，过滤除去钯碳催化剂，使用旋转蒸发仪除去乙二醇二甲醚得到己烷型芳香胺扩链剂，氨基转化率为98.0％。
实施例3
步骤1.在高压反应釜中将50.0克二氯代聚环氧丙烷醚2000和7.9克对硝基苯酚钠在40.00克乙二醇二甲醚中混合，充入氮气至压力为4MPa，加热至100℃，反应4.0小时，过滤除去副产物，以获得聚环氧丙烷醚2000型端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物；
步骤2.将由上一步反应获得的端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物、5.00克雷尼镍催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至5MPa，加热至60℃并且反应4.0小时，过滤除去催化剂，使用旋转蒸发仪除去乙二醇二甲醚得到聚环氧丙烷醚2000 型芳香胺扩链剂，氨基转化率为95.0％。
实施例4
步骤1.在高压反应釜中将50.0克二氯代聚环氧丙烷醚4000和4.0克对硝基苯酚钠在40.00克乙二醇二甲醚中混合，充入氮气至压力为4MPa，加热至120℃，反应3.0小时，过滤除去副产物，以获得聚环氧丙烷醚4000端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物；
步骤2.将由上一步反应获得的端硝基醚和乙二醇二甲醚的混合物、2.00克10％钯碳催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至5MPa，加热至70℃并且反应6.0 小时，过滤除去催化剂，使用旋转蒸发仪除去乙二醇二甲醚得到聚环氧丙烷醚 4000型芳香胺扩链剂，氨基转化率为93.0％。

Claims (9)

1.一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：其采用以下步骤得到：
步骤1.将二氯代烷或氯封端聚醚与对硝基苯酚钠在溶剂中混合并在4MPa的氮气保护下加热反应，经过滤以获得两端为硝基的端硝基醚和溶剂的混合物；
步骤2.将由步骤1获得的混合物在催化剂作用下和氢气在5MPa下发生氢化反应，经过滤和蒸馏以获得新型聚氨酯芳香胺扩链剂。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的二氯代烷选自二氯丁烷、二氯戊烷、二氯己烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的氯封端聚醚选自官能度为2或3并且分子量为92至10000的氯封端聚环氧丙烷、氯封端聚四氢呋喃、氯封端聚乙二醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的催化剂选自雷尼镍、钯碳中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述的二氯代烷的摩尔数是所述的硝基苯酚钠的摩尔数的0.25至0.5倍，并且所述的溶剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的1.0至5.0倍。
7.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：在步骤2中，所述的催化剂的加入质量是所述的二氯代烷的加入质量的0.01至0.05倍。
8.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法包括下列步骤：
步骤1.在高压反应釜中将二氯代烷或氯封端聚醚和硝基苯酚钠在溶剂中混合，充入氮气至4MPa，加热至80至150℃，反应0.5至4.0小时，过滤，以获得端硝基醚和溶剂的混合物；
步骤2.将由步骤1获得的产物和催化剂在高压反应釜中混合，充入氢气至5MPa，加热至30至120℃并且反应2.0至6.0小时，过滤，蒸馏除去溶剂以得到所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂。
9.根据权利要求1所述的一种新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法，其特征在于：所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂的制备方法获得的新型聚氨酯芳香胺扩链剂，所述的新型聚氨酯芳香胺扩链剂由下列通式(1)和(2)同时表示：
其中n为4-12的整数；
其中n为1-240的整数。
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