WO2020215424A1 - 一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用 - Google Patents

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    • C08G65/333—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing nitrogen
    • C08G65/33396—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing nitrogen having oxygen in addition to nitrogen

Definitions

  • the invention relates to the field of preparation of self-repairing materials, in particular to a polycarbonate, a preparation method and application thereof.
  • the current mobile phone case will inevitably produce force majeure external force damage during use, thereby shortening the service life of the mobile phone case.
  • metal scratched materials to make mobile phone cases has disadvantages such as signal shielding and excessive weight, and it is easy to generate static electricity in winter, most of the current mobile phone case materials are alloys and plastics.
  • alloys are often not the best choice because of their heavy weight, so choosing plastics is an emerging direction in the future.
  • plastics are often susceptible to interference from the external environment, such as poor heat resistance and susceptibility to scratches, which will cause a huge waste of resources. Therefore, it is difficult to recycle the polycarbonate material formed by cross-linking and curing, which is harmful to the environment. Energy causes stress.
  • microcapsule self-healing materials coated with repairing agents Although this repairing material has certain self-healing capabilities, it also has shortcomings, such as: the matrix corresponding to each repairing agent is limited and the material Each part of the microcapsule has only one repair ability; the stability of the microcapsule in the substrate is poor, and it cannot exist in the matrix stably for a long time; when the material cracks, it cannot be guaranteed to release the repairing agent every time the microcapsule breaks.
  • An object of the present invention is to provide a polycarbonate, its preparation method and its application, which can make up for the defect that current materials cannot achieve self-repair.
  • an embodiment of the present invention provides a polycarbonate whose chemical structural formula is as follows:
  • the raw materials used for the preparation of the polycarbonate include ureidopyrimidinone diisocyanate and a third compound; wherein the third compound includes polycarbonate diol, polyethylene glycol, ethylene glycol and polyester One of the diols.
  • the ratio of the amount of the ureidopyrimidinone diisocyanate to the third compound is 20-45:34-89.
  • the raw materials used in the preparation of the ureidopyrimidinone diisocyanate include a first compound and a second compound; wherein the first compound includes one of a pyrimidinone compound and a cytosine with an amino group; wherein The chemical structural formula of the second compound includes as well as one of the.
  • the first compound is ureidopyrimidinone, and its chemical structure is as follows:
  • the ratio of the amount of the first compound and the second compound is 60-160:400-1000.
  • Another embodiment of the present invention also provides a method for preparing the polycarbonate of the present invention, which includes the following steps: step S1, providing a first compound and a second compound, and combining the first compound and the second compound in Under the protection of argon or nitrogen, the reaction was refluxed at 90-110°C for 2-20 hours and then cooled to room temperature.
  • step S2 a third compound is provided, and the third compound and the dry ureidopyrimidinone diisocyanate prepared in step S1 are refluxed at 90-110°C under the protection of argon or nitrogen for 2-20 After hours, it is cooled to room temperature, and the obtained precipitate is filtered using an alkane solution, and dried for 18-36 hours for 2-3 days to obtain polycarbonate.
  • the first compound includes one of pyrimidinone compounds and cytosine with an amine group; wherein the chemical structural formula of the second compound includes as well as One of; wherein the third compound includes one of polycarbonate diol, polyethylene glycol, ethylene glycol, and polyester diol.
  • Another embodiment of the present invention also provides a housing, the material used for which includes the polycarbonate involved in the present invention.
  • the present invention relates to a polycarbonate, its preparation method and its application. Firstly, the present invention prepares the ureidopyrimidinone diisocyanate through the first compound and the second compound; and then through the third compound and the prepared ureidopyrimidine The ketone diisocyanate reacts together to prepare polycarbonate.
  • polycarbonate instead of metal scratch material can avoid the disadvantages of signal shielding and self-weight when using metal scratch material, as well as easy static electricity in winter, and realize the self-repairing performance of the material;
  • the shell is made of polycarbonate, because it has good heat resistance, it can well protect the internal components.
  • Figure 1 is a step diagram of the preparation method of the polycarbonate of the present invention.
  • Figure 2 is a TGA diagram of the polycarbonate of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the polycarbonate of the present invention before scratch repair.
  • Figure 4 is a schematic diagram of the polycarbonate of the present invention after scratch repair.
  • the component can be directly placed on the other component; there may also be an intermediate component on which the component is placed , And the intermediate component is placed on another component.
  • a component is described as “installed to” or “connected to” another component, both can be understood as directly “installed” or “connected”, or a component is “installed to” or “connected to” through an intermediate component Another component.
  • the raw materials used in the preparation of the polycarbonate include ureidopyrimidinone diisocyanate and a third compound; wherein the third compound includes polycarbonate diol, polyethylene glycol, ethylene glycol and polyester diol One of them.
  • the chemical structural formula of the ureidopyrimidinone diisocyanate is as follows:
  • the chemical structural formula of the polycarbonate diol is as follows:
  • the ratio of the amount of the ureidopyrimidinone diisocyanate to the third compound is 20-45:34-89.
  • the raw materials used for the preparation of the ureidopyrimidinone diisocyanate include a first compound and a second compound; wherein the first compound includes one of a pyrimidinone compound and a cytosine with an amino group; wherein the first compound
  • the chemical structure of the two compounds includes as well as one of the.
  • the first compound is ureidopyrimidinone, and its chemical structure is as follows:
  • cytosine with amine group in the first compound is as follows:
  • the ratio of the amount of the first compound and the second compound is 60-160:400-1000.
  • the polycarbonate prepared thereby has good heat resistance, and the shell is made of polycarbonate, which can well protect the internal components of the shell.
  • this embodiment also provides a method for preparing polycarbonate, which includes: step S1, adding the first compound and the second compound in a three-necked beaker, under the protection of argon or nitrogen, The reaction was refluxed at 90-110°C for 2-20 hours and then cooled to room temperature. The resulting precipitate was filtered with an alkane solution, and then extracted for 18-36 hours.
  • Step S2 add the third compound and the dry ureidopyrimidinone-type diisocyanate prepared in Step S1 to a three-necked beaker, under the protection of argon or nitrogen, reflux at 90-110°C for 2-20 hours after reaction Cool to room temperature, filter the obtained precipitate with an alkane solution, and then extract for 18-36 hours, and dry the obtained clean white powder for 2-3 days to obtain polycarbonate.
  • the first compound includes one of pyrimidinone compounds and cytosine with an amine group; wherein the chemical structural formula of the second compound includes as well as One of; wherein the third compound includes one of polycarbonate diol, polyethylene glycol, ethylene glycol, and polyester diol.
  • the first compound specifically used in this embodiment is ureidopyrimidinone, and its chemical structure is as follows:
  • the second compound specifically used in this embodiment is diisocyanate, and its chemical structure is as follows:
  • the third compound specifically used in this embodiment is polycarbonate diol, and its chemical structure is as follows:
  • the ratio of the amount of the first compound and the second compound is 60-160:400-1000.
  • the ratio of the amount of the ureidopyrimidinone diisocyanate to the third compound is 20-45:34-89.
  • the alkane solution includes a mixed solution with a volume ratio of n-hexane and tert-butanol of 95:5; and a mixed solution with a volume ratio of n-heptane and tert-butanol of 95:5. In this way, it can avoid the shortcomings of signal shielding and its own weight when using metal to carry scratch materials, and the shortcomings of easy static electricity in winter, and realize the self-repairing performance of the material.
  • the present invention also provides a housing, the material used for which includes the polycarbonate involved in the present invention.
  • the mobile phone case prepared by using the polycarbonate of the present invention has good heat resistance, and its heat resistance is close to 600°C, which can well protect the internal components of the mobile phone.
  • the polycarbonate has a good self-repairing function, so it can be used to make shells, especially as a cell phone shell material, which can protect the internal components of the cell phone and prolong the service life of the cell phone.

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Abstract

本发明涉及一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用，首先，本发明通过第一化合物和第二化合物制备出脲基嘧啶酮型二异氰酸酯；然后通过第三化合物与制备得到的脲基嘧啶酮型二异氰酸酯一起反应制备得到聚碳酸酯。利用聚碳酸酯代替金属扛划痕材料，可以避免使用金属扛划痕材料时具有的对信号屏蔽和自身的重量过大，以及在冬天的时候容易起静电等缺点，实现材料的自修复性能；利用聚碳酸酯制备壳体，由于其具有良好的耐热性，可以很好的保护内部构件。

Description

一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用 技术领域
本发明涉及自修复材料的制备领域，具体涉及一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用。
背景技术
目前的手机壳在使用过程中难免会产生不可抗力的外力损伤，从而缩短手机壳的使用寿命。由于使用金属扛划痕材料制作手机壳的话，具有对信号屏蔽和自身的重量过大，同时在冬天的时候容易起静电等缺点，所以目前使用的手机壳材料大部分趋势是合金和塑料。而合金因为重量较大，也往往不是最佳选择，所以选择塑料是未来新兴的方向。但是塑料往往容易受到外界环境的干扰，比如耐热性不佳和容易受到划痕等，这样会造成资源的巨大浪费，所以对交联固化形成的聚碳酸酯材料难以再次回收利用，对环境和能源造成压力。
当材料在受到外部机械作用时，容易对材料表面或内部造成损伤，使材料产生裂纹，对材料的力学性能及使用寿命造成严重影响。为解决材料在使用过程中容易产生损伤的问题，人们引入了自修复的概念。自修复材料作为一种新型的智能材料，在一些重要工程和特殊领域具有重要的发展前景及运用价值。
从1987超分子化学进入人们视线以来，形成了多种的方法来实现材料的自修复，其中主要包括：氢键，金属配位，π-π堆叠，静电相互作用，主客体相互作用等。
技术问题
目前，研究较多的是使用包覆有修复剂的微胶囊自修复材料，这 种修复材料虽具备一定的自修复能力，但是也存在缺点，如：每种修复剂对应的基体有限并且在材料的每处均只有一次修复能力；微胶囊在基材中的稳定性较差，不能长时间稳定存在于基体中；材料产生裂纹时不能保证每次微胶囊破裂释放修复剂。基于氢键作用的自修复材料，因为氢键可逆的缘故使得材料在每一处均具有多次修复能力且材料易于加工；但是普通氢键的键能较低，制备的氢键聚合物材料性能较差。因此需要寻求一种聚碳酸酯以解决上述问题。
技术解决方案
本发明的一个目的是提供一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用，其能够弥补目前的材料无法实现自修复的缺陷。
为了解决上述问题，本发明的一个实施方式提供了一种聚碳酸酯，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000001
进一步地，其中所述聚碳酸酯采用的制备原料包括脲基嘧啶酮型二异氰酸酯和第三化合物；其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
进一步地，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯的化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000002
所述聚碳酸酯二醇化学 结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000003
进一步地，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯与所述第三化合物的量比值为20-45：34-89。
进一步地，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯采用的制备原料包括第一化合物和第二化合物；其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；其中所述第二化合物的化学结构式包括
Figure PCTCN2019087958-appb-000004
Figure PCTCN2019087958-appb-000005
Figure PCTCN2019087958-appb-000006
以及
Figure PCTCN2019087958-appb-000007
中的一个。
进一步地，其中所述第一化合物为脲基嘧啶酮，其化学结构式如 下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000008
进一步地，其中所述第一化合物具有胺基的胞嘧啶的化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000009
进一步地，其中所述第一化合物和第二化合物的量比值为60-160：400-1000。
本发明的另一个实施方式还提供了一种制备本发明涉及的聚碳酸酯的制备方法，其中包括以下步骤：步骤S1，提供第一化合物与第二化合物，将第一化合物与第二化合物在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，萃取18-36小时，干燥2-3天得到脲基嘧啶酮型二异氰酸酯；步骤S2中，提供第三化合物，将第三化合物和步骤S1制备得到的干燥的脲基嘧啶酮型二异氰酸酯在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，18-36小时，干燥2-3天得到聚碳酸酯。其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；其中所述第二化合物的化学结构式包括
Figure PCTCN2019087958-appb-000010
Figure PCTCN2019087958-appb-000011
Figure PCTCN2019087958-appb-000012
以及
Figure PCTCN2019087958-appb-000013
中的一个；其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
本发明的另一个实施方式还提供了一种壳体，其采用的材料包括本发明涉及的的聚碳酸酯。
有益效果
本发明涉及一种聚碳酸酯、其制备方法及其应用，首先，本发明通过第一化合物和第二化合物制备出脲基嘧啶酮型二异氰酸酯；然后通过第三化合物与制备得到的脲基嘧啶酮型二异氰酸酯一起反应制备得到聚碳酸酯。利用聚碳酸酯代替金属扛划痕材料，可以避免使用金属扛划痕材料时具有的对信号屏蔽和自身的重量过大，以及在冬天的时候容易起静电等缺点，实现材料的自修复性能；利用聚碳酸酯制备壳体，由于其具有良好的耐热性，可以很好的保护内部构件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明聚碳酸酯的制备方法步骤图。
图2是本发明聚碳酸酯的TGA图。
图3是本发明聚碳酸酯产生划痕修复之前的示意图。
图4是本发明聚碳酸酯产生划痕修复之后的示意图。
本发明的实施方式
以下结合说明书附图详细说明本发明的优选实施例，以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，以举例证明本发明可以实施，使得本发明公开的技术内容更加清楚，使得本领域的技术人员更容易理解如何实施本发明。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例，下文实施例的说明并非用来限制本发明的范围。
本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是附图中的方向，本文所使用的方向用语是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。此外，为了便于理解和描述，附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。
当某些组件，被描述为“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接置于所述另一组件上；也可以存在一中间组件，所述组件置于所述中间组件上，且所述中间组件置于另一组件上。当一个组件被描述为“安装至”或“连接至”另一组件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个组件通过一中间组件“安装至”或“连接至”另一个组件。
实施例1
本实施例提供了一种聚碳酸酯，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000014
其中所述聚碳酸酯采用的制备原料包括脲基嘧啶酮型二异氰酸酯和第三化合物；其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯的化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000015
所述聚碳酸酯二醇化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000016
其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯与所述第三化合物的量比值为20-45：34-89。
其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯采用的制备原料包括第一化合物和第二化合物；其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；其中所述第二化合物的化学结构式包括
Figure PCTCN2019087958-appb-000017
Figure PCTCN2019087958-appb-000018
以及
Figure PCTCN2019087958-appb-000019
中的一个。
其中所述第一化合物为脲基嘧啶酮，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000020
其中所述第一化合物具有胺基的胞嘧啶的化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000021
其中所述第一化合物和第二化合物的量比值为60-160：400-1000。由此制备聚碳酸酯具有良好的耐热性能，利用聚碳酸酯制备壳体，可以很好的保护壳体内部的构件。
如图1所示，本实施例还提供了一种聚碳酸酯的制备方法，其中包括：步骤S1，在三口烧杯中加入第一化合物与第二化合物，在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，然后萃取18-36小时，将得到的干净白色粉末进行干燥2-3天得到脲基嘧啶酮型二异氰酸酯；步骤S2，在三口烧杯中加入第三化合物和步骤S1制备得到的干燥的脲基嘧啶酮型二异氰酸酯，在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，然后萃取18-36小时，将得到的干净白色粉末进行干燥2-3天得到聚碳酸酯。
其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；其中所述第二化合物的化学结构式包括
Figure PCTCN2019087958-appb-000022
Figure PCTCN2019087958-appb-000023
以及
Figure PCTCN2019087958-appb-000024
中的一个；其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
本实施例具体采用的第一化合物为脲基嘧啶酮，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000025
本实施例具体采用的第二化合物为二异氰酸酯，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000026
其中本实施例具体采用的第三化合物为聚碳酸酯二醇，其化学结构式如下：
Figure PCTCN2019087958-appb-000027
其中所述步骤S1中，所述第一化合物和第二化合物的量比值为60-160：400-1000。
其中所述步骤S2中，所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯与所述第三化合物的量比值为20-45：34-89。
其中所述烷溶液包括正己烷和叔丁醇的体积比为95:5的混合溶液；还包括正庚烷和叔丁醇的体积比为95:5的混合溶液。以此可以避免使用金属扛划痕材料时具有的对信号屏蔽和自身的重量过大，以及在冬天的时候容易起静电等缺点，实现材料的自修复性能。
本发明还提供了一种壳体，其采用的材料包括本发明涉及的的聚碳酸酯。
如图2所示，采用本发明所述的聚碳酸酯制备的手机壳具有很好的耐热性，其耐热性能将近600℃，由此可以很好的保护好手机的内部器件。
如图3、图4所示，所述聚碳酸酯具有良好的自修复功能，因此可以用于制作壳体，尤其作为手机壳材料，由此可以保护好手机的内部构件，延长手机使用寿命。
以上对本发明所提供的聚碳酸酯、其制备方法及其应用进行了详细介绍。应理解，本文所述的示例性实施方式应仅被认为是描述性的， 用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而并不用于限制本发明。在每个示例性实施方式中对特征或方面的描述通常应被视作适用于其他示例性实施例中的类似特征或方面。尽管参考示例性实施例描述了本发明，但可建议所属领域的技术人员进行各种变化和更改。本发明意图涵盖所附权利要求书的范围内的这些变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种聚碳酸酯，其化学结构式如下：
    Figure PCTCN2019087958-appb-100001
  2. 根据权利要求1所述的聚碳酸酯，其采用的制备原料包括脲基嘧啶酮型二异氰酸酯和第三化合物；其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
  3. 根据权利要求2所述的聚碳酸酯，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯的化学结构式如下：
    Figure PCTCN2019087958-appb-100002
    所述聚碳酸酯二醇化学结构式如下：
    Figure PCTCN2019087958-appb-100003
  4. 根据权利要求2所述的聚碳酸酯，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯与所述第三化合物的量比值为20-45：34-89。
  5. 根据权利要求2所述的聚碳酸酯，其中所述脲基嘧啶酮型二异氰酸酯采用的制备原料包括第一化合物和第二化合物；
    其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；其中所述第二化合物的化学结构式包括
    Figure PCTCN2019087958-appb-100004
    Figure PCTCN2019087958-appb-100005
    Figure PCTCN2019087958-appb-100006
    以及
    Figure PCTCN2019087958-appb-100007
    中的一个。
  6. 根据权利要求5所述的聚碳酸酯，其中所述第一化合物为脲基嘧啶酮，其化学结构式如下：
    Figure PCTCN2019087958-appb-100008
  7. 根据权利要求5所述的聚碳酸酯，其中所述第一化合物具有胺基的胞嘧啶的化学结构式如下：
    Figure PCTCN2019087958-appb-100009
  8. 根据权利要求5所述的聚碳酸酯，其中所述第一化合物和第二化合物的量比值为60-160：400-1000。
  9. 一种制备权利要求1所述的聚碳酸酯的制备方法，其中包括以下步骤：
    步骤S1，提供第一化合物与第二化合物，将第一化合物与第二化合物在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，萃取18-36小时，干燥2-3天得到脲基嘧啶酮型二异氰酸酯；
    步骤S2中，提供第三化合物，将第三化合物和步骤S1制备得到的干燥的脲基嘧啶酮型二异氰酸酯在氩气或者氮气的保护下，在90-110℃回流反应2-20小时后冷却至室温，使用烷溶液将所得沉淀进行过滤，18-36小时，干燥2-3天得到聚碳酸酯；
    其中所述第一化合物包括嘧啶酮类化合物、具有胺基的胞嘧啶中的一种；
    其中所述第二化合物的化学结构式包括
    Figure PCTCN2019087958-appb-100010
    Figure PCTCN2019087958-appb-100011
    Figure PCTCN2019087958-appb-100012
    以及
    Figure PCTCN2019087958-appb-100013
    中的一个；
    其中所述第三化合物包括聚碳酸酯二醇、聚乙二醇、乙二醇以及聚酯类二醇中的一种。
  10. 一种壳体，其采用的材料包括权利要求1所述的聚碳酸酯。
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