[发明专利]一种二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物及其制备方法，包括如下步骤：以二氨基甲酸酯和二酰胺二醇为反应物，控制反应温度200–250℃，反应压力0–300Pa，催化合成聚氨酯酰胺共聚物：其中催化剂选自钛系催化剂和锡系催化剂中的一种或者两种。该方法的主要特点是反应操作简单、反应周期短及产品稳定等。该共聚物含有丰富的酰胺与氨酯结构，其热稳定性好，机械强度高，透光性优，具有聚氨酯和聚酰胺等高分子材料的综合优异性能，具有很高的工业利用价值。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳为原料合成的二氨基甲酸酯和二酰胺二醇共聚合成聚氨酯酰胺的新方法，具体地说，涉及一种二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物及其制备方法。

背景技术

尼龙是大分子主链的重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，是一类强极性，分子间能形成氢键且具有一定反应活性的结晶性聚合物。尼龙在五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广，现在世界年消费量己超过万吨。长碳链尼龙如尼龙1010及尼龙1212，由癸二酸或十二碳二元酸为原料，经腈化、胺化、中和、聚合等多个步骤合成的长碳链尼龙新品种。经过多年的努力，长碳链尼龙研制成功并且实现了工业化生产，结束了我国长期依赖国外进口长碳链尼龙的局面。长碳链尼龙具有很多优点，例如柔韧性好、吸水率低、耐药品性优良，耐磨损、耐腐蚀、电绝缘性好等，因而被广泛应用在电子电器、机械、汽车、纺织、航空航天等领域。但是由于其成本较高，合成步骤较多，因而限制了其广泛应用。

聚氨酯酰胺是一种含有酰胺链段的聚氨酯共聚物，具有很高的机械强度、耐磨性和冲击强度，有望取代长碳链尼龙从而广泛的应用于工业与生活各个领域。聚氨酯酰胺传统合成方法主要是由酰胺链段低聚物、柔性低聚物二醇及异氰酸酯经封端和扩链得到。聚氨酯酰胺传统合成方法是以高活性组分且价格昂贵和毒性较大的二异氰酸酯作为封端剂，不符合可持续绿色化学的发展宗旨。鉴于此，急需发展一种高效、绿色的聚氨酯酰胺的合成方法以满足工业需求。氨基甲酸酯作为一种非常有用的合成中间体，可用于制备多种化学产品，如除草剂、杀虫剂以及医药产品；同时，氨基甲酸酯作为有机合成的中间体，广泛的用于合成三聚氰胺衍生物、聚乙烯胺以及聚氨酯等。基于本实验室开发的一种以二氧化碳基的二氨基甲酸酯作为缩聚前驱体，用于与含有二酰胺的二醇进行酯交换反应，合成具有高性能的聚氨酯酰胺。以二氧化碳基二氨基甲酸酯作为前驱体合成聚氨酯酰胺的过程中，可有效避免剧毒二异氰酸酯的使用，符合当前绿色化学的主题，也是CO₂资源化利用的一种有效途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物的制备方法。本发明以二氧化碳基的二氨基甲酸酯作为缩聚前驱体，与二酰胺二醇一锅两步反应生成相应的聚氨酯酰胺，操作简单、反应条件适中、催化剂廉价易得、原料经济性好、反应无毒无害等，具有很高的工业应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物的制备方法，包括如下步骤：以二氨基甲酸酯和二酰胺二醇为反应物，控制反应温度200–250℃，反应压力0–300Pa，催化合成聚氨酯酰胺共聚物：其中催化剂选自钛系催化剂和锡系催化剂中的一种或者两种。

在上述的二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物的制备方法中：所述二氨基甲酸酯的结构式为R₁碳原子数目为4–12，R₁为环烷基二氨基甲酸酯或杂原子二氨基甲酸酯，R₂为–CH₃、–C₂H₅或–C₄H₉。

在上述的二氧化碳基聚氨酯酰胺共聚物的制备方法中：所述二氨基甲酸酯的结构式如下所示，其中R₂为–CH₃、–C₂H₅或–C₄H₉；