[发明专利]非异氰酸酯聚氨酯的制备及在喷涂聚脲中的应用

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子材料领域，尤其涉及一种非异氰酸酯聚氨酯的制备以及在喷涂聚脲中的应用。

背景技术

聚氨酯在工业和生活中具有举足轻重的作用，目前聚氨酯涂料多由多异氰酸酯和多元醇反应制备。但是，在制备中使用高毒性的异氰酸酯材料，而且制备多异氰酸酯的原料光气毒性更大，这给人类的健康和环境带来危害。

非异氰酸酯聚氨酯不仅在制备过程中不使用高毒性和湿敏性物质的多异氰酸酯，而且从分子结构上弥补了传统聚氨酯中的弱键结构，耐化学性、耐水解性以及抗渗透性均比较优异。随着“清洁生产工艺”的提倡，非异氰酸酯聚氨酯有着广阔的应用前景。

喷涂聚脲弹性体成型技术也是近十年来为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。喷涂聚脲弹性体成型技术是要求异氰酸酯组分和胺类组分两个组分在喷枪的高压混合室内通过撞击混合, 再经雾化后喷涂在基面上固化成型。喷涂聚脲弹性体成型技术是结构防水技术的最新发展，以其环保、耐化学腐蚀、高强度、高抗渗、耐磨、热稳定好、柔韧抗冲击、无接缝等优点，有效简化了防水结构设计层数，降低厚度。更由于其便捷的施工工艺和环保性，显示出了传统防水、防护技术无可比拟的优越性，可广泛应用于建筑、交通、水利化工机电、环保等领域，尤其对城际轨道交通、高铁桥梁混凝土面防水具有超越几乎所有现有材料的优越特性，有着广泛的应用领域和前景。

喷涂聚脲中使用的胺类组分最主要的是端氨基聚醚，传统工业生产的端氨基聚醚采用在200-300℃、10-20Mpa下氨解生成，能耗高，污染大，废水处理难度大。本发明采用非异氰酸酯聚氨酯代替端氨基聚醚，克服了以上的困难，而且实现了绿色化学、低碳经济和原子经济。

目前，制备非异氰酸酯聚氨酯的原料环碳酸酯有三种方法：①表氯醇和碳酸氢盐合成环碳酸酯，如专利CN101367933A。②邻二醇和碳酸酯的酯交换，如专利CN102336891A。③环氧化合物直接与二氧化碳反应。前两种方法因为转化率偏低，反应时间长，后处理麻烦，且第三种方法简便、条件温和、产率高、不需后处理、低廉易得的原料二氧化碳以及对环境保护的积极意义使得研究者比较关注第三种方法。如美国专利US5340889、US5175231都采用均相催化剂季铵盐类催化剂催化环氧化合物和二氧化碳合成环碳酸酯，此类催化剂虽然催化产率高，但催化剂用量较大，而且催化剂不易处理，容易残留在产物中。中国专利CN101812175A采用均相复合催化剂催化环氧化合物和二氧化碳合成环碳酸酯，催化剂由金属盐、咪哩类离子液体、吡啶类离子液体及季按盐组成，增加了催化活性，减少了季铵盐的量，但是催化剂也会残留。中国专利CN102190648A采用金属钼酸盐为催化剂，有机季按盐或碱金属卤化物为助催化剂催化环氧化合物和二氧化碳合成环碳酸酯，大大减小了季铵盐的用量，而且金属钼酸盐和碱金属卤化物可以重复利用，不过同样存在季铵盐的残留。因此，针对此本发明把一种具有高催化活性与选择性、应条件温和、重复使用性好的多相催化剂，应用于二氧化碳与环氧化物合成环碳酸酯的制备中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非异氰酸酯聚氨酯制备及其在喷涂聚脲中的应用，旨在解决端氨基聚醚高成本高污染和多异氰酸酯的污染性等给应用开发带来不便的问题，而且拓宽了非异氰酸酯聚氨酯的应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1. 非异氰酸酯聚氨酯的制备方法，所述的非异氰酸酯聚氨酯的结构如下：

式中，n为正整数，R为烷基、环烷基或芳香基；

所述方法包括下述步骤：

⑴ 将聚醚二元醇和聚醚二元醇质量分数的5%的氢氧化钾加入到装有搅拌器、温度计和氮气入口的四口烧瓶中，将温度控制在50℃～60℃慢慢滴加环氧氯丙烷，环氧氯丙烷的量为聚醚二元醇摩尔数的1～1.5倍，滴加完毕后控制温度80℃反应4小时，再滴加浓度为40%碱溶液，加入碱的量为环氧氯丙烷摩尔数的1～1.1倍，2h内滴完，在80℃保温5h，将所得粗产物水洗，除去其中的盐和残留碱性物质，减压蒸馏脱水，得到聚醚二元醇二缩水甘油醚中间体；

上述聚醚二元醇是分子量为400-2000的聚丙二醇二元醇、聚乙二醇二元醇、聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇二元醇、聚乙二醇二元醇或聚四氢呋喃二醇；

⑵ 非均相负载碳酸钾和碘化钾催化剂的制备：