[发明专利]一种碳硼烷杂化硅氧烷-聚氨酯的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种碳硼烷杂化硅氧烷‑聚氨酯的制备方法。步骤：1）在氮气条件下，将二烷氧基硅烷与去离子水在一定温度下进行缩聚反应数小时后，得到末端为烷氧基的硅氧烷齐聚物，继续加入双羟基碳硼烷保持75℃下进行醇解反应数小时，升温至85℃蒸出缩聚副产物醇类，获得端基为羟基的碳硼烷杂化硅氧烷齐聚物为A组分；2）将异氰酸酯溶于四氢呋喃溶剂中，加入小分子多元醇，在80℃下反应2 h，旋蒸除去四氢呋喃得到B组分；3）将A组分和B组分按一定质量比混合，加入有机锡类催化剂，搅拌均匀后得到碳硼烷杂化硅氧烷‑聚氨酯。本发明制备材料固化过程中安全环保、固化温度低、不产生环境污染的气体。

技术领域

本发明涉及耐高低温高分子材料领域，特别涉及一种碳硼烷杂化硅氧烷-聚氨酯的制备方法。

背景技术

聚氨酯是由德国化学家Otto Bayer教授及其同事于1937年首次合成的，又称为聚氨基甲酸酯，是指分子链中氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或脲基团(-NHCOONH-)重复排列的大分子。聚氨酯用途广泛，性能优异，利用不同的单体可以合成出性能迥异的聚氨酯产品。硅橡胶中的化学键均具有较高的键能及分子链处于较高的氧化状态，如Si-O键的键能为451kJ/mol，大大高于C-O键的键能358kJ/mol，Si-C键的键能为324kJ/mol，明显高于C-C键的键能306kJ/mol，这使得硅橡胶具有极为突出的耐热性和耐氧化性。

碳硼烷是由碳原子、硼原子和氢原子构成的二十面体的笼状结构，其特殊的空间结构和电子特性，使碳硼烷具备良好的耐水性能、耐化学性能和耐热稳定性能，其中优异的耐热性能尤其被受关注。将碳硼烷引入到硅氧烷-聚氨酯结构中，可以显著的提高材料的耐热稳定性。

聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物是一类很有发展前途的高分子材料。从分子链段结构看，有机硅链段可提供优异的热稳定性、介电性、柔韧性、耐水性、透气性及生物相容性；聚氨酯链段则可提供良好的力学性能、耐磨性、耐油特性等。因此，这种材料兼具聚硅氧烷和聚氨酯二者的优异性能，表现出良好的耐水性、低温柔顺性、表面富集性、介电性和优良的生物相容性。既克服了聚硅氧烷机械性能差的缺点，也弥补了聚氨酯耐候性差的不足。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种碳硼烷杂化硅氧烷-聚氨酯的制备方法，既能耐高温，又耐化学介质的新型高分子材料，可用于耐高温胶粘剂、耐高低温复合材料、空间环境和深海探测等极端领域用材料的研制。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种碳硼烷杂化硅氧烷-聚氨酯的制备方法，包括步骤如下：

1)、在氮气氛围下，将二烷氧基硅烷与去离子水在70～80℃下进行缩聚反应5～8小时后，得到末端为烷氧基的硅氧烷齐聚物，继续加入双羟基碳硼烷保持70～80℃下进行醇解反应5～8小时，升温至80～90℃蒸出缩聚副产物醇类，获得端基为羟基的碳硼烷杂化硅氧烷齐聚物，所述二烷氧基硅烷、去离子水、双羟基碳硼烷的摩尔比为(n+1)*m：nm：m+1，其中5≤n≤20，1≤m≤5；

2)、将异氰酸酯溶于四氢呋喃溶剂中，加入小分子多元醇，在70～90℃下反应2h，旋蒸除去四氢呋喃得到B组分，所述异氰酸酯、小分子多元醇的摩尔比为(2～4)：(0～1)，四氢呋喃质量为异氰酸酯与小分子多元醇总质量的5倍；

3)、将A组分和B组分按质量比1.86～28.17∶1混合，加入有机锡类催化剂，搅拌均匀后得到碳硼烷杂化硅氧烷-聚氨酯，所述有机锡类催化剂为树脂总质量的0.1～1％。

进一步地，所述1)中的二烷氧基硅烷为：

中的任意一种。

进一步地，所述1)中的双羟基碳硼烷为：

中的任意一种。

进一步地，所述1)中端基为羟基的碳硼烷杂化硅氧烷齐聚物的分子结构如下：