[发明专利]一种聚氨酯泡沫材料及其制备方法

说明书

                                 技术领域

本发明涉及一种新型的以二氧化碳作为起始合成原料的高碳酸酯含量的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯泡沫材料及其制备方法。

                                技术背景

以二氧化碳作为起始原料制备聚氨酯材料是最近几年发展起来的一项新技术，所得到的聚氨酯材料属于脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯。该类聚氨酯材料具有很多独特的性能，如同聚醚型聚氨酯材料相比，其机械强度和耐磨性要好的多；同聚酯型聚氨酯材料相比，它具有更好的低温柔顺性，耐水解性及抗氧化性。另外，某些品种的该类聚氨酯材料还具有良好的生物降解性。过去，脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯材料主要是以脂肪族或芳香族小分子碳酸酯作为原料，通过酯交换法或环状碳酸酯开环聚合法等制备出脂肪族聚碳酸酯多醇，再通过交联，扩链等得到。由于该过程采用的小分子碳酸酯价格较高，同时生产过程中产生污染也较大，严重阻碍了该类材料的大规模应用。有关该类聚氨酯材料的报道主要集中于弹性体，涂料，粘合剂等方面。

我们以高分子负载双金属氰化物(ZL 89100701)作为催化剂，以二氧化碳和环氧丙烷作为原料，通过调节聚合得到分子中碳酸酯基团分数(摩尔分数)在0.2～0.5的液态低粘的多羟基脂肪族聚碳酸酯树脂(ZL 91109459)，并以该树脂作为原料，合成出性能优良的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯弹性体(彭汉等.化学世界，1995，8：426-428)，该聚氨酯弹性体中碳酸酯基团含量(％，w)较高，一般在15％～30％之间。

Kuyper等(US4826953)以小分子双金属氰络合物作为催化剂，采用上述类似方法得到多羟基脂肪族聚碳酸酯树脂，以该树脂作为原料，制备出脂肪族聚碳酸酯聚氨酯泡沫。然而，Kuyper所得到的聚氨酯泡沫中碳酸酯基团含量(％，w)较低，在3％～7％左右，接近于聚醚型而非聚碳酸酯型聚氨酯泡沫。

                           发明内容

本发明的目的是提供一种以二氧化碳作为起始合成原料的高碳酸酯基团含量的脂肪族碳酸酯型聚氨酯泡沫材料，它与通用聚氨酯泡沫相比，具有强度高、燃烧热低、耐磨性、耐水解性好的特点，某些品种，如聚碳酸亚乙酯型聚氨酯泡沫材料具有良好生物降解性。可用作家具材料，汽车材料、绝热材料、建筑材料，包装材料等。

本发明的另一个目的是提供该聚氨酯泡沫材料的制备方法。

本发明提供的聚氨酯泡沫材料，是以二氧化碳作为起始原料合成的脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯泡沫材料，其中碳酸酯基团含量(％，w)在15％～30％之间。

该脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯泡沫材料是采用二氧化碳和环氧化物通过分子量调节剂合成的数均分子量不超过10000，羟基官能度为2，3或更高，分子中碳酸酯基团的摩尔分数在0.2～0.5之间的脂肪族聚碳酸酯多醇；再由所述脂肪族聚碳酸酯多醇与异氰酸酯指数在60-200之间的二异氰酸酯和/或聚合异氰酸酯，在催化剂、发泡剂、交联或扩链剂、泡沫稳定剂和其他助剂的存在下反应合成的。

本发明中由二氧化碳和环氧化物制备脂肪族聚碳酸酯多醇，所用的原料环氧化物、分子量调节剂等都可以是现有技术所采用的原料。

其中与二氧化碳反应的环氧化物优选环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷中的一种或者几种的混和物。

所用的分子量调节剂优选羟基官能度≥2的脂肪族或芳香族多醇、多酚、低分子量(分子量小于1000)的聚醚多醇、聚酯多醇、脂肪族聚碳酸酯多醇等中的一种或者几种的混合物。

二氧化碳和环氧化物合成的脂肪族聚碳酸酯多醇中碳酸酯的摩尔分数在0.2～0.5之间，最好在0.20-0.45之间。其数均分子量小于10000，最好是500-5000之间。所述脂肪族聚碳酸酯多醇优选脂肪族聚碳酸亚丙酯多醇、脂肪族聚碳酸亚乙酯多醇。