[发明专利]芳基聚酯聚氨酯树脂

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯树脂，尤其涉及一种芳基聚酯聚氨酯树脂。

背景技术

聚氨酯树脂是一种具有独特性能和多方面用途的聚合物，它以二异氰酸酯和多元醇为基本原料加聚而成；可以制得泡沫塑料、弹性体、涂料和粘合剂等产品，也可以与其它材料，如纤维、玻璃、薄膜复合制得高性能的复合材料。聚氨酯主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段(亦称软段)和玻璃化温度高于室温的刚性链段(亦称硬段)交替排列嵌段而成。在聚氨酯中，由于软硬段的不相容性，存在明显的微观相分离结构，其中，软段相提供弹性和韧性，硬段相保证刚性和硬度。这种多相的高分子具有良好的机械强度、耐磨耗、耐射线辐射、粘合性好、耐化学腐蚀和耐油耐水等特性。

然而，由于社会经济活动的深入，人们面临着更多来自外部环境的挑战，从而对使用的聚氨酯材料提出更多更高的要求。一方面，科学技术的发展也使得更多新技术和新产品的出现，从而迫使人们不断开发高性能的聚氨酯树脂以满足各方面的需要。例如，航空航天用的密封材料和电绝缘材料要求长期工作温度在150℃，峰值温度甚至高达200℃，这几乎是现有聚氨酯材料耐高温的极限。专利US 6508898通过添加芳基磷酸盐的增塑剂和选用高分子量的多元醇，使得聚氨酯材料的耐热温度得以提高。WO 9916808 A1采用官能团大于3，分子量接近10000的多元醇，也使得产物在155℃下经历40天后，力学性能依然得到良好的保持。另一方面，通常燃料罐的材料会采用阻燃性聚氨酯基复合材料。例如，在专利US 4565729中公开了在航空器上使用的燃料罐采用的是热固性聚氨酯层压材料。这种材料往往对聚氨酯基体的阻燃性能有较高的要求。WO 2006121549 A1采用添加含磷的助剂后，虽然阻燃效果大大提高了，但也面临小分子助剂在长时间使用过程中会迁移到制品表面，从而影响其使用的问题。

聚氨酯材料在使用结束后，还面临一个回收使用的问题。一般而言，热塑性聚氨酯能够经加热后重复使用，但热固性聚氨酯除非设计特定的可降解分子结构，最常见的是引入可生物降解组分，否则将很难分解为小分子被再生利用。这方面的专利有许多，有代表性的例子如CN 101885826B和CN 101503501B。

上述的技术都是专门为了解决聚氨酯的某个特定问题而提出，但在许多应用中，聚氨酯树脂和材料往往需要同时满足这些比较苛刻的要求，因此，本领域的技术人员致力于开发一种既具有耐高温、阻燃的特性，同时还可回收再利用的聚氨酯树脂。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种芳基聚酯聚氨酯树脂，该芳基聚酯聚氨酯树脂既具有耐高温、阻燃的特性，还可回收使用，如既可直接被加工成材料，也可作为复合材料其中的一个组分使用。

本发明所公开的芳基聚酯聚氨酯树脂为一种含芳基聚酯结构的聚氨酯，是通过芳基聚酯多元醇与多异氰酸酯化合物反应的产物；其中，反应物芳基聚酯多元醇由端羧基的芳基聚酯与小分子二元醇缩聚而成。芳基聚酯多元醇与多异氰酸酯化合物的反应配比以芳基聚酯多元醇中的羟基为基准，多异氰酸酯化合物中NCO基团的用量过量0.05wt%。端羧基的芳基聚酯与小分子二元醇缩聚的反应摩尔比为1∶a+b，其中a+b是端羧基的芳基聚酯的端官能团数之和。

在本发明中，所述端羧基的芳基聚酯的分子结构可用下式描述：

上式中，T1、T2可以是含酯基的直链或支链的脂肪烃、芳香烃中的一种；m表示大于0的任一整数；a和b均代表0、1、2中的任意数字，但不同时为零。

优选地，T1或T2的结构为苯环与酯基(-COO-)的链节交替组合。更优选地，端羧基的芳基聚酯是由选自化合物1,3,5-苯三甲酸、对羟基苯甲酸、4-乙酰氧基苯甲酸、对苯二酚、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,3,5-三乙酰氧基苯或对二乙酰氧基苯中的几种，发生缩聚反应后得到的化合物。

在本发明制备芳基聚酯聚氨酯树脂的方法中，小分子二元醇优选为1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)、间苯二酚双羟乙基醚(HER)、对双羟乙基双酚A中的一种，更优选为1,4-丁二醇或乙二醇。

所述多异氰酸酯化合物具体指含有二个或多个-NCO基团的物质，包括有机的、脂肪族的、环脂族的和芳香族的异氰酸酯化合物；其中，优选含有二个或多个-NCO基团的芳香族异氰酸酯。