一種透明聚氨酯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚氨酯型高分子材料，具體涉及一種透明聚氨酯材料及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】 聚氨酯（PU)性能優(yōu)異，制品種類(lèi)多，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電器、建筑、機(jī)械、輕工業(yè)、 醫(yī)療和航空航天等領(lǐng)域，但普通的聚氨酯材料的光學(xué)透明性低，耐熱性較差，使某些方 面的應(yīng)用受到一定限制，隨著汽車(chē)、透明器件、航天航空、醫(yī)用設(shè)備、安全防護(hù)等方面應(yīng) 用的不斷擴(kuò)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)透明聚氨酯材料的研究越來(lái)越受到重視，透明聚氨酯成為近年 來(lái)聚氨酯發(fā)展的一個(gè)新研究方向，美國(guó)專(zhuān)利US693993982, US0017268A1，US7216976B2， US0000656A1，US0281965AI，US2008017119 和中國(guó)專(zhuān)利 201210374773. 7,201210072896· 5， 201210336914.6以及薛鋒等(透明聚氨酯樹(shù)脂材料的合成及性能研究[J].華中科技大 學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004, 32 (7) :98-101)，晁攸明（.單組分快干型聚氨酯透明膜材 料的制備.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007, 38(4) :324-327)，王華(透明聚氨酯材料的制備與 研究（D)，西安科技大學(xué).2007. 04. 20)，張曉華等（高性能透明聚氨酯彈性體的合成研究 [J].塑料工業(yè).2002,3(K6):8-11)，薛淑娥等(高硬度透明聚氨酯材料的研制.聚氨酯 工業(yè).2007, 22(3) :37-40)，陳宇宏(透明聚氨酯膠片的成型與應(yīng)用研究[J].工程塑料應(yīng) 用.2002, 30(3) :35-37)，均對(duì)透明聚氨酯進(jìn)行了制備和研究，但這些透明聚氨酯均是以聚 醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)而制備的，制備的透明聚氨酯材料可作為透明 度要求不高的應(yīng)用材料，普通光學(xué)玻璃的替代品，應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)中制作前后窗、前后燈 罩，也可用于制作眼鏡片、安全玻璃，防護(hù)鏡等光學(xué)器件。
[0003] 本發(fā)明目的是以木糖為原料與脂肪族異氰酸酯和脂環(huán)族異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)來(lái)制 備透明聚氨酯，木糖是從天然植物的秸桿、芯、殼中提取制備，原料來(lái)源廣泛，是可再生資 源，以木糖為原料制備聚氨酯不但可以提高資源的利用率，而且為聚氨酯工業(yè)提供廉價(jià)的 原料來(lái)源，減少對(duì)石油產(chǎn)品的依賴(lài)性，降低成本，對(duì)發(fā)展聚氨酯工業(yè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意 義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種具有較好的透明性、優(yōu)良的耐酸、耐堿性、良好的力學(xué)性 能的聚氨酯材料及制備方法，透明聚氨酯是由軟段木糖與硬段二異氰酸酯共聚形成的聚合 物。
[0005] 本發(fā)明的透明聚氨酯材料由木糖、異氰酸酯、溶劑、擴(kuò)鏈劑、在催化劑作用下聚合 制備得到。所述異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、4, 4-二環(huán)己基甲 烷二異氰酸酯，苯二亞甲基二異氰酸酯，所述溶劑為四氫呋喃、丙酮、乙酸乙酯、N-N二甲基 甲酰胺，所述擴(kuò)鏈劑為乙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丙二醇、1，6-己二醇，所述催化劑為二月 桂酸二丁基錫、辛酸亞錫。
[0006] 所述透明聚氨酯材料制備方法為：按配比先將四氫呋喃90(Tl300mL加入到反 應(yīng)釜中，對(duì)反應(yīng)釜抽真空，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入木糖30g、異氰酸酯8(Tl50g，在室溫下攪拌 30-60min后加入二月桂酸二丁基錫0. 03~0. 05g，反應(yīng)釜升溫至3(T80°C，繼續(xù)攪拌1~3h，用 二正丁胺發(fā)檢測(cè)溶液中NCO含量，當(dāng)NCO含量在15~18時(shí)，向反應(yīng)釜中加入乙二醇15~30g， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)15飛Onim，減壓除去溶劑，得到透明的粘稠溶液，用延流法將透明溶液鋪膜， 在室溫條件下干燥6~10h，即可得到透明聚氨酯膜。制備的聚氨酯膜具有透光性、耐酸性、 耐堿性、良好的機(jī)械性能。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：以木糖為原料與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)制備透明聚氨酯，木糖 是從天然植物的秸桿、芯、殼中提取制備，原料來(lái)源廣泛，是可再生資源，以木糖為原料制備 聚氨酯不但可以提高資源的利用率，而且為聚氨酯工業(yè)提供廉價(jià)的原料來(lái)源，減少對(duì)石油 產(chǎn)品的依賴(lài)性，降低成本，對(duì)發(fā)展聚氨酯工業(yè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是透明聚氨酯膜和木糖的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于 實(shí)施例表達(dá)的范圍。
[0010] 實(shí)施例1 按照本實(shí)施例的聚氨酯的制備方法，其包括如下步驟：將乙酸乙酯900mL加入到反應(yīng) 釜中，對(duì)反應(yīng)體系抽真空處理，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入木糖30g和異佛爾酮二異氰酸酯90. 06g， 于室溫下攪拌并反應(yīng)30min，然后向繼續(xù)攪拌的反應(yīng)體系中加入催化劑二月桂酸二丁基錫 0. 032g，油浴升溫至50°C，反應(yīng)3. Oh，用二正丁胺法檢測(cè)溶液中-NCO的含量，當(dāng)-NCO的含 量達(dá)到15~18%時(shí)，向反應(yīng)釜中加入擴(kuò)鏈劑1，4_ 丁二醇20. 12g，繼續(xù)反應(yīng)30min，減壓除去 乙酸乙酯溶劑，得到透明的粘稠溶液，通過(guò)延流法將透明的粘稠溶液鋪膜，在室溫的條件下 固化7h，得到透明聚氨酯膜材料。
[0011] 實(shí)施例2 按照本實(shí)施例的聚氨酯的制備方法，其包括如下步驟：將四氫呋喃1280mL加入到反應(yīng) 釜中，對(duì)反應(yīng)體系抽真空處理，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入木糖30g和六亞甲基二異氰酸酯148. 6g， 于室溫下攪拌并反應(yīng)60min，然后向繼續(xù)攪拌的反應(yīng)體系中加入催化劑辛酸亞錫0. 048g， 油浴升溫至70°C，反應(yīng)2. 5h，用二正丁胺法檢測(cè)溶液中-NCO的含量，當(dāng)-NCO的含量達(dá)到 15~18%時(shí)，向反應(yīng)釜中加入擴(kuò)鏈劑1，6_己二醇29. 12g，繼續(xù)反應(yīng)15min，減壓除去四氫呋喃 溶劑，得到透明的粘稠溶液，通過(guò)延流法將透明的粘稠溶液鋪膜，在室溫的條件下固化l〇h， 得到透明聚氨酯膜材料。
[0012] 實(shí)施例3 按照本實(shí)施例的聚氨酯的制備方法，其包括如下步驟：將丙酮990mL加入到反應(yīng)釜 中，對(duì)反應(yīng)體系抽真空處理，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入木糖30g和4, 4-二環(huán)己基甲烷二異氰酸 酯110. 35g，于室溫下攪拌并反應(yīng)40min，然后向繼續(xù)攪拌的反應(yīng)體系中加入催化劑二月 桂酸二丁基錫0. 〇35g，油浴升