CN117659390A - 一种热塑性聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性聚氨酯材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明在制备热塑性聚氨酯材料时，将1,3,5,7‑四甲基环四硅氧烷与1,3‑双(3‑氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得端氨基硅氧烷低聚物；将10‑(2,5‑二羟基苯基)‑10‑氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物与3‑氯‑1,2‑环氧丙烷反应制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得功能化环碳酸酯；将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；将聚氨酯与4‑烯丙基‑2,6‑二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得热塑性聚氨酯材料。本发明制备的热塑性聚氨酯材料具有优良抗老化性能和阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种热塑性聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯是指主链上含有氨基甲酸酯重复结构单元的一类聚合物，是一种应用广泛的高分子材料，被广泛应用于涂料、薄膜、生物医用材料、合成皮革、胶黏剂等领域。热塑性聚氨酯具有易燃性，极限氧指数通常在18~20%之间，而汽车、建筑、铺地等方面使用的高分子材料为了防火安全，通常极限氧指数至少要达到26%以上。热塑性聚氨酯还存在易老化的问题，受热后分子链断裂，产生自由基，发生自由基链式反应，从而进一步交联或降解，导致材料的性能下降。随着国民经济的发展和科学技术的进步，热塑性聚氨酯的应用领域越来越广，但易燃烧、易老化的缺陷不可避免地限制了它的使用，因此，阻燃、抗老化热塑性聚氨酯的开发研究迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热塑性聚氨酯材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种热塑性聚氨酯材料，所述热塑性聚氨酯材料是将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；将聚氨酯与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得。
作为优化，所述功能化环碳酸酯是将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得。
作为优化，所述端氨基硅氧烷低聚物是将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得。
作为优化，所述环氧化DOPO是将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与3-氯-1,2-环氧丙烷反应制得。
一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:(0.01~0.03):(0.01~0.03)混合均匀，在60~70℃，300~500r/min搅拌反应30~40min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.2~0.4倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应10~20min，降温至40~50℃继续搅拌10~12min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤3~5次，取有机相置于干燥箱内，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得端氨基硅氧烷低聚物；
（2）将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、3-氯-1,2-环氧丙烷按摩尔比为1:2加入到10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量8~10倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量0.01~0.02倍的氢氧化钠，在40~50℃，300~500r/min搅拌反应1~2h，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO、四丁基溴化铵按质量比为1:(0.01~0.03)混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.0~1.2MPa，在95~105℃，300~500r/min搅拌反应4~6h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯；
（3）将功能化环碳酸酯、端氨基硅氧烷低聚物按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量10~12倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.02~0.04倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，135~145℃，300~500r/min搅拌反应22~24h，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得聚氨酯；
（4）将聚氨酯、4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚、氯铂酸、二甲基亚砜按质量比为1:(0.6~0.8):(0.01~0.03):(8~10)混合均匀，在70~80℃，300~500r/min搅拌反应4~6h，加入聚氨酯质量50~60倍的去离子水，在10~30℃，300~500r/min搅拌10~20min，过滤，用无水乙醇洗涤3~5次，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为180~200℃，制得热塑性聚氨酯材料。
作为优化，步骤（1）所述端氨基硅氧烷低聚物的反应过程为：。
作为优化，步骤（2）所述功能化环碳酸酯的反应过程为：。
作为优化，步骤（3）所述聚氨酯的反应过程为：；
其中，R1为
。
作为优化，步骤（4）所述改性聚氨酯的反应过程为：；
其中，R2为H或
。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备热塑性聚氨酯材料时，将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得端氨基硅氧烷低聚物；将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与3-氯-1,2-环氧丙烷反应制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得功能化环碳酸酯；将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；将聚氨酯与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得热塑性聚氨酯材料。
首先，将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得端氨基硅氧烷低聚物；将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷进行开环聚合并用1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷封端，在端氨基硅氧烷低聚物两端引入氨基；端氨基硅氧烷低聚物上的氨基可以与功能化环碳酸酯上的环碳酸酯基进行缩聚，合成聚氨酯，并在聚氨酯分子链上引入硅氧烷低聚物，硅氧烷低聚物上的硅氧基团能够促进热塑性聚氨酯材料在高温下成碳，形成硅酸盐类的保护层，硅元素还可以吸附活性自由基，终止链式反应，赋予热塑性聚氨酯材料优良的阻燃性能。
其次，将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与3-氯-1,2-环氧丙烷反应制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得功能化环碳酸酯；将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；功能化环碳酸酯上的环碳酸酯基与端氨基硅氧烷低聚物上的氨基进行缩聚，合成聚氨酯，并在聚氨酯分子链上引入DOPO结构，DOPO结构的引入可以赋予热塑性聚氨酯材料优良的阻燃性能；将聚氨酯与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得热塑性聚氨酯材料；聚氨酯上的硅氢键与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚上的碳碳双键进行加成反应，在聚氨酯分子侧链上引入受阻酚结构，受阻酚结构能够终止自由基链式反应，赋予热塑性聚氨酯材料优良的抗老化性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，所述热塑性聚氨酯材料的制备方法包括以下制备步骤：
（1）将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:0.01:0.01混合均匀，在60℃，300r/min搅拌反应40min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.2倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应20min，降温至40℃继续搅拌12min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤3次，取有机相置于干燥箱内，在5Pa，50℃干燥6h，制得端氨基硅氧烷低聚物；
（2）将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、3-氯-1,2-环氧丙烷按摩尔比为1:2加入到10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量8倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量0.01倍的氢氧化钠，在40℃，300r/min搅拌反应2h，在5Pa，50℃干燥6h，制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO、四丁基溴化铵按质量比为1:0.01混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.0MPa，在95℃，300r/min搅拌反应6h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯；
（3）将功能化环碳酸酯、端氨基硅氧烷低聚物按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量10倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.02倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，135℃，300r/min搅拌反应24h，在5Pa，50℃干燥6h，制得聚氨酯；
（4）将聚氨酯、4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚、氯铂酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.6:0.01:8混合均匀，在70℃，300r/min搅拌反应6h，加入聚氨酯质量50倍的去离子水，在10℃，300r/min搅拌20min，过滤，用无水乙醇洗涤3次，在5Pa，50℃干燥6h，制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为180℃，制得热塑性聚氨酯材料。
实施例2
一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，所述热塑性聚氨酯材料的制备方法包括以下制备步骤：
（1）将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:0.02:0.02混合均匀，在65℃，400r/min搅拌反应35min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.3倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应15min，降温至45℃继续搅拌11min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤4次，取有机相置于干燥箱内，在6Pa，55℃干燥5h，制得端氨基硅氧烷低聚物；
（2）将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、3-氯-1,2-环氧丙烷按摩尔比为1:2加入到10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量9倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量0.015倍的氢氧化钠，在45℃，400r/min搅拌反应1.5h，在6Pa，55℃干燥5h，制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO、四丁基溴化铵按质量比为1:0.02混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.1MPa，在100℃，400r/min搅拌反应5h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯；
（3）将功能化环碳酸酯、端氨基硅氧烷低聚物按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量11倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.03倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，140℃，400r/min搅拌反应23h，在6Pa，55℃干燥5h，制得聚氨酯；
（4）将聚氨酯、4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚、氯铂酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.7:0.02:9混合均匀，在75℃，400r/min搅拌反应5h，加入聚氨酯质量55倍的去离子水，在20℃，400r/min搅拌15min，过滤，用无水乙醇洗涤4次，在6Pa，55℃干燥5h，制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为190℃，制得热塑性聚氨酯材料。
实施例3
一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，所述热塑性聚氨酯材料的制备方法包括以下制备步骤：
（1）将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:0.03:0.03混合均匀，在70℃，500r/min搅拌反应30min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.4倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应10min，降温至50℃继续搅拌10min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤5次，取有机相置于干燥箱内，在7Pa，60℃干燥4h，制得端氨基硅氧烷低聚物；
（2）将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、3-氯-1,2-环氧丙烷按摩尔比为1:2加入到10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量10倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量0.02倍的氢氧化钠，在50℃，500r/min搅拌反应1h，在7Pa，60℃干燥4h，制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO、四丁基溴化铵按质量比为1:0.03混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.2MPa，在105℃，500r/min搅拌反应4h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯；
（3）将功能化环碳酸酯、端氨基硅氧烷低聚物按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量12倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.04倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，145℃，500r/min搅拌反应22h，在7Pa，60℃干燥4h，制得聚氨酯；
（4）将聚氨酯、4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚、氯铂酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.8:0.03:10混合均匀，在80℃，500r/min搅拌反应4h，加入聚氨酯质量60倍的去离子水，在30℃，500r/min搅拌10min，过滤，用无水乙醇洗涤5次，在7Pa，60℃干燥4h，制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为200℃，制得热塑性聚氨酯材料。
对比例1
对比例1的热塑性聚氨酯材料的制备方法与实施例2的区别在于不进行步骤（1），将步骤（3）修改为：将功能化环碳酸酯、1,6-己二胺按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量11倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.03倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，140℃，400r/min搅拌反应23h，在6Pa，55℃干燥5h，制得聚氨酯。其余步骤同实施例2。
对比例2
对比例2的热塑性聚氨酯材料的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤（1）的不同，将步骤（1）修改为：将八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:0.02:0.02混合均匀，在65℃，400r/min搅拌反应35min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.3倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应15min，降温至45℃继续搅拌11min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤4次，取有机相置于干燥箱内，在6Pa，55℃干燥5h，制得端氨基硅氧烷低聚物。其余步骤同实施例2。
对比例3
对比例3的热塑性聚氨酯材料的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤（2）的不同，将步骤（2）修改为：将1,5-二环氧己烷、四丁基溴化铵按质量比为1:0.02混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.1MPa，在100℃，400r/min搅拌反应5h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯。其余步骤同实施例2。
对比例4
对比例4的热塑性聚氨酯材料的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤（4）的不同，将步骤（4）修改为：将聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为190℃，制得热塑性聚氨酯材料。其余步骤同实施例2。
测试例1
阻燃性能的测试
测试方法：按GB/T2048将实施例与对比例制备成标准样条，测试实施例与对比例的极限氧指数。结果见表1。
，
从表1中实施例1~3和对比例1~4的实验数据比较可发现，本发明制得的热塑性聚氨酯材料具有良好的阻燃性能。
通过对比，实施例1~3的极限氧指数大于对比例1的极限氧指数，说明将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得端氨基硅氧烷低聚物；将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷进行开环聚合并用1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷封端，在端氨基硅氧烷低聚物两端引入氨基；端氨基硅氧烷低聚物上的氨基可以与功能化环碳酸酯上的环碳酸酯基进行缩聚，合成聚氨酯，并在聚氨酯分子链上引入硅氧烷低聚物，硅氧烷低聚物上的硅氧基团能够促进热塑性聚氨酯材料在高温下成碳，形成硅酸盐类的保护层，硅元素还可以吸附活性自由基，终止链式反应，赋予热塑性聚氨酯材料优良的阻燃性能。
通过对比，实施例1~3的极限氧指数大于对比例3的极限氧指数，说明将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与3-氯-1,2-环氧丙烷反应制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得功能化环碳酸酯；将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；功能化环碳酸酯上的环碳酸酯基与端氨基硅氧烷低聚物上的氨基进行缩聚，合成聚氨酯，并在聚氨酯分子链上引入DOPO结构，DOPO结构的引入可以赋予热塑性聚氨酯材料优良的阻燃性能。
测试例2
抗老化性能的测试
测试方法：按GB/T1040-92将实施例与对比例制备成标准样条，测试其拉伸强度，将实施例与对比例在温度为120℃，氧气浓度为32%的条件下常压处理72h，测试其拉伸强度，计算热氧老化处理前后实施例与对比例的拉伸强度变化率。结果见表2。
，
从表2中实施例1~3和对比例1~4的实验数据比较可发现，本发明制得的热塑性聚氨酯材料具有良好的抗老化性能。
通过对比，实施例1~3的拉伸强度变化率小于对比例1~2的拉伸强度变化率，说明将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得端氨基硅氧烷低聚物；将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷进行开环聚合并用1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷封端，在端氨基硅氧烷低聚物两端引入氨基；端氨基硅氧烷低聚物上的氨基可以与功能化环碳酸酯上的环碳酸酯基进行缩聚，合成聚氨酯，并在聚氨酯分子链上引入硅氧烷低聚物，硅氧烷低聚物上的硅氢键可以与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚上的碳碳双键进行加成反应，在聚氨酯分子侧链上引入受阻酚结构，受阻酚结构能够终止自由基链式反应，赋予热塑性聚氨酯材料优良的抗老化性能。
通过对比，实施例1~3的拉伸强度变化率小于对比例4的拉伸强度变化率，说明将聚氨酯与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得热塑性聚氨酯材料；聚氨酯上的硅氢键与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚上的碳碳双键进行加成反应，在聚氨酯分子侧链上引入受阻酚结构，受阻酚结构能够终止自由基链式反应，赋予热塑性聚氨酯材料优良的抗老化性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种热塑性聚氨酯材料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯材料是将功能化环碳酸酯与端氨基硅氧烷低聚物反应制得聚氨酯；将聚氨酯与4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚反应制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯挤出造粒制得。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯材料，其特征在于，所述功能化环碳酸酯是将环氧化DOPO与二氧化碳反应制得。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯材料，其特征在于，所述端氨基硅氧烷低聚物是将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷与1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应制得。
4.根据权利要求2所述的一种热塑性聚氨酯材料，其特征在于，所述环氧化DOPO是将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与3-氯-1,2-环氧丙烷反应制得。
5.一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵、二甲亚砜按质量比为1:(0.01~0.03):(0.01~0.03)混合均匀，在60~70℃，300~500r/min搅拌反应30~40min，加入1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷质量0.2~0.4倍的1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续搅拌反应10~20min，降温至40~50℃继续搅拌10~12min，降至室温后用等体积的去离子水和甲苯混合洗涤，静置分层，去除水相，重复洗涤3~5次，取有机相置于干燥箱内，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得端氨基硅氧烷低聚物；
（2）将10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、3-氯-1,2-环氧丙烷按摩尔比为1:2加入到10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量8~10倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物质量0.01~0.02倍的氢氧化钠，在40~50℃，300~500r/min搅拌反应1~2h，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得环氧化DOPO；将环氧化DOPO、四丁基溴化铵按质量比为1:(0.01~0.03)混合均匀，置于高压反应釜中，通入二氧化碳气体使压力维持在1.0~1.2MPa，在95~105℃，300~500r/min搅拌反应4~6h，冷却至室温，制得功能化环碳酸酯；
（3）将功能化环碳酸酯、端氨基硅氧烷低聚物按环碳酸酯基与氨基的摩尔比为1:1加入到功能化环碳酸酯质量10~12倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入功能化环碳酸酯质量0.02~0.04倍的1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯，在氮气保护下，135~145℃，300~500r/min搅拌反应22~24h，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得聚氨酯；
（4）将聚氨酯、4-烯丙基-2,6-二叔丁基苯酚、氯铂酸、二甲基亚砜按质量比为1:(0.6~0.8):(0.01~0.03):(8~10)混合均匀，在70~80℃，300~500r/min搅拌反应4~6h，加入聚氨酯质量50~60倍的去离子水，在10~30℃，300~500r/min搅拌10~20min，过滤，用无水乙醇洗涤3~5次，在5~7Pa，50~60℃干燥4~6h，制得改性聚氨酯；将改性聚氨酯置于双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，设置双螺杆挤出机温度为180~200℃，制得热塑性聚氨酯材料。
6.根据权利要求5所述的一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述端氨基硅氧烷低聚物的反应过程为：。
7.根据权利要求5所述的一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述功能化环碳酸酯的反应过程为：。
8.根据权利要求5所述的一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述聚氨酯的反应过程为：；
其中，R1为
。
9.根据权利要求5所述的一种热塑性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述改性聚氨酯的反应过程为：；
其中，R2为H或
。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247091A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 有機ケイ素化合物 |
| US20060287461A1 (en) * | 2003-07-25 | 2006-12-21 | Basf Aktiengesellschaft | Thermoplastic polyurethane containing silane groups |
| CN101381443A (zh) * | 2007-07-13 | 2009-03-11 | 拜尔材料科学股份公司 | 包含脲基甲酸酯和硅烷基团的多异氰酸酯 |
| CN104558615A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-29 | 烟台德邦先进硅材料有限公司 | 一种酚羟基硅油的制备方法 |
| JP2017132938A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 大日精化工業株式会社 | 難燃性ポリヒドロキシウレタン樹脂及び難燃性被膜 |
| CN110540743A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-06 | 燕京理工学院 | 一种氧化锌-dopo功能化苯并三唑复合改性聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN114541148A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-05-27 | 广东德美精细化工集团股份有限公司 | 一种纺织品防水用封闭型异氰酸酯改性硅蜡及其制备方法 |
| CN115386091A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-25 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种高强度可自愈合的有机硅弹性体的制备方法、其应用及其再生方法 |
| CN115850641A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 合肥徽润涂料有限公司 | 一种阻燃改性聚氨酯材料及其合成方法 |
| CN115873199A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 盛鼎高新材料有限公司 | 一种耐低温抗冲击的聚氨酯弹性体及其加工工艺 |
| CN116178661A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 百思通新材料科技(武汉)有限公司 | 含磷本征阻燃树脂及其制备方法 |
| CN117004209A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-11-07 | 江苏华信高新材料有限公司 | 含TiO2和杂环化合物的阻燃聚碳酸酯的制备方法 |
| CN117447831A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-26 | 惠州市金润佳光电科技有限公司 | 一种阻燃耐高温离型膜及其制备方法 |
-
2024
- 2024-02-01 CN CN202410141075.5A patent/CN117659390B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247091A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 有機ケイ素化合物 |
| US20060287461A1 (en) * | 2003-07-25 | 2006-12-21 | Basf Aktiengesellschaft | Thermoplastic polyurethane containing silane groups |
| CN101381443A (zh) * | 2007-07-13 | 2009-03-11 | 拜尔材料科学股份公司 | 包含脲基甲酸酯和硅烷基团的多异氰酸酯 |
| CN104558615A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-29 | 烟台德邦先进硅材料有限公司 | 一种酚羟基硅油的制备方法 |
| JP2017132938A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 大日精化工業株式会社 | 難燃性ポリヒドロキシウレタン樹脂及び難燃性被膜 |
| CN110540743A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-06 | 燕京理工学院 | 一种氧化锌-dopo功能化苯并三唑复合改性聚氨酯材料及其制备方法 |
| CN114541148A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-05-27 | 广东德美精细化工集团股份有限公司 | 一种纺织品防水用封闭型异氰酸酯改性硅蜡及其制备方法 |
| CN115386091A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-25 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种高强度可自愈合的有机硅弹性体的制备方法、其应用及其再生方法 |
| CN115850641A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 合肥徽润涂料有限公司 | 一种阻燃改性聚氨酯材料及其合成方法 |
| CN115873199A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 盛鼎高新材料有限公司 | 一种耐低温抗冲击的聚氨酯弹性体及其加工工艺 |
| CN116178661A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 百思通新材料科技(武汉)有限公司 | 含磷本征阻燃树脂及其制备方法 |
| CN117004209A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-11-07 | 江苏华信高新材料有限公司 | 含TiO2和杂环化合物的阻燃聚碳酸酯的制备方法 |
| CN117447831A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-01-26 | 惠州市金润佳光电科技有限公司 | 一种阻燃耐高温离型膜及其制备方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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