松香基非異氰酸酯聚氨酯的制備及其性能研究

張博文, 周月敏, 劉 鶴*, 劉仕偉, 商士斌, 宋湛謙

(1.青島科技大學 化工學院,山東 青島 266042; 2.中國林業科學研究院林產化學工業研究所,江蘇 南京 210042)

聚氨酯(PU)是一類具有耐溶劑、耐低溫、耐老化等優異性能的高分子化合物,被廣泛應用于醫療、包裝、建筑、紡織等行業[1-3]。然而傳統PU的主要合成原料異氰酸酯是由劇毒和高活性的光氣制備,其生產過程存在安全隱患,因此開發非異氰酸酯聚氨酯(NIPU)得到了廣泛關注[4-5]。使用環碳酸酯和氨基化合物制備NIPU是一種極具前景的制備方法[6-9]。Hillmyer的研究團隊[10]利用六元環碳酸酯和多元胺制備了NIPU,該材料具有優異的機械性能,證實了通過環碳酸酯與氨基化合物合成NIPU的可行性。同時,制備NIPU的原料環碳酸酯可利用CO2對環氧化合物催化轉化得到,符合國家“雙碳”戰略方向,也展現了良好的發展前景[11-12]。另外,我國具有豐富的含環氧基團可再生資源,如松香基環氧衍生物、環氧大豆油、環氧腰果酚等,在溫和條件下即可轉化為環碳酸酯,常被用作生物基NIPU的制備原料[13]。作者所在的研究團隊[6]曾以環氧大豆油為原料合成了大豆油基環碳酸酯,在無溶劑和催化劑的條件下再與烷二胺反應,制得具有良好的自修復、形狀記憶和循環再加工性能的NIPU。B?hr等[14]以環氧化檸檬烯為原料制備了檸檬烯基環碳酸酯,并將其與1,2-乙烷二胺(EDA)、 1,4-丁烷二胺(BDA)和異佛爾酮二胺(IPDA)進行固化反應,得到了具有優異熱穩定性和耐溶劑性的NIPU。然而,以往所報道的生物基NIPU往往由于網絡結構中的柔性分子鏈降低了分子鏈段之間的內聚能,使得生物基NIPU展現出較差的力學性能,因此引入具有剛性結構的生物基原料可以有效提高材料的力學性能。……