聚脲的合成與應(yīng)用

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1、第24卷第7期高分子材料科學(xué)與工程Vol.24,No.72008年7月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJul.2008聚脲的合成與應(yīng)用浦鴻汀,劉泰,楊正龍,袁俊杰(同濟(jì)大學(xué)材料學(xué)院功能高分子研究所,上海200092)摘要:聚脲主要通過二異氰酸酯和二胺或二異氰酸酯和水反應(yīng)聚合得到,聚合方式主要有直接聚合、溶液聚合、乳液聚合、氣相沉積聚合等。文中綜述了聚脲較新的研究進(jìn)展,討論了反應(yīng)注塑與噴涂聚脲彈性體、聚脲微膠囊、聚脲氣相沉積聚合等應(yīng)用,并展望了聚脲的研究和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:聚脲;二異氰酸酯;二胺中圖分類號:O633.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1

2、00027555(2008)0720001205O氰酸酯與二胺的聚合;(2)二異氰酸酯與水的聚聚脲(PU)是分子主鏈中含有NHCNH合。鏈節(jié)的聚合物。其制備反應(yīng)的過程比較簡單,1.1二異氰酸酯與二胺反應(yīng)制備聚脲一般不需要催化劑。合成的聚合物熱穩(wěn)定性二異氰酸酯與二胺反應(yīng)是合成聚脲的主要佳,模量和強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)異,聚脲的耐水解手段,如Fig.1所示。以4,4′2二異氰酸酯二苯性能也較好,甲苯二異氰酸酯(TDI)與水反應(yīng)甲烷(MDI)與4,4′2二氨基二苯甲烷(MDA)的得到的聚脲分解50%所需時(shí)間至少為110000反應(yīng)為例,異氰酸酯基團(tuán)-N=C=O和氨基[1]年。這些優(yōu)良的性能使得聚脲

3、在合成出來-NH2有很高的反應(yīng)活性,在大多數(shù)情況下,可不久就得到了廣泛的應(yīng)用。本文就聚脲的合成以直接并快速地反應(yīng),故聚脲的反應(yīng)形式靈活和應(yīng)用的最新進(jìn)展做一評述。多樣,有直接聚合、溶液聚合、乳液聚合等方[2,3]1聚脲的合成和制備技術(shù)法,有足夠反應(yīng)活性的體系甚至可以采用[4,5]合成聚脲的方式主要有兩種途徑:(1)二異氣相沉積聚合(VDP)的方法來制備。Fig.1PolyureasynthesizedbyMDIandMDA直接在反應(yīng)容器中聚合的方法是實(shí)現(xiàn)聚脲組分(異氰酸酯組分)和R組分(樹脂組分),并反應(yīng)注射成型(RIM)的基礎(chǔ),隨著RIM在建筑包括有催化劑(調(diào)節(jié)聚合速率)和其它一系列

4、助施工、船舶制造等行業(yè)的迅速發(fā)展,這種聚合方劑,在模具或其它物體表面聚合、交聯(lián)、固化,形[2]式得到了廣泛的研究。在反應(yīng)容器中主要有A成聚脲彈性體。聚脲溶液聚合是將異氰酸收稿日期:2007201210;修訂日期:2007205231聯(lián)系人:浦鴻汀,主要從事功能高分子材料研究,E2mail:puhongting@mail.#edu.cn2高分子材料科學(xué)與工程2008年酯和二胺溶于有機(jī)溶劑進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)的溶劑真空的條件下加熱升華,在預(yù)置的樣品板上冷以N,N2二甲基乙酰胺(DMAc)為主,加入二異卻、沉積并聚合,形成均勻、致密、約1μm～2氰酸酯和二胺,攪拌下反應(yīng),得到無色粘稠

5、聚脲μm的薄膜。溶液。聚脲的乳液聚合體系主要是水包油(O/1.2二異氰酸酯與水反應(yīng)制備聚脲W)型,與溶液聚合相比,乳液聚合的聚合速率二異氰酸酯與水反應(yīng)也可以合成聚脲,但高,產(chǎn)物分子量高,產(chǎn)物的粒徑分布均勻,是聚反應(yīng)速率較二胺慢,如Fig.2所示。以TDI與脲合成的理想方法。目前聚脲微膠囊的制備就水的反應(yīng)為例,較慢的反應(yīng)速率在某些情況下是采用乳液聚合體系,如TDI、乙二胺(EDA)和有其特有的優(yōu)勢,比如在合成聚脲微膠囊時(shí),用1,62己二胺加入到正十六烷的乳化體系中形成溶于有機(jī)油脂的異氰酸酯與水直接反應(yīng),可以[6]聚脲膠囊壁。VDP法制備聚脲的方法采用減少甚至避免因?yàn)榉磻?yīng)速度過快而造成的

6、團(tuán)聚[7]升華溫度較低的固態(tài)二異氰酸酯和二胺在接近現(xiàn)象。Fig.2PolyureasynthesizedbyTDIandwater1.3共聚方法制備新型的聚脲種復(fù)雜環(huán)境的要求。Unal等研究了A2/B3反聚氨酯和聚脲的特征結(jié)構(gòu)有相似之處,應(yīng)體系,即含有雙官能團(tuán)的異氰酸酯和具有三[8][9]Yeh等研究了聚氨酯/聚脲的軟硬段彈性體,官能團(tuán)的胺類,但此方法在異氰酸酯基團(tuán)的以MDI與乙二胺(EDA)反應(yīng)得到的聚脲結(jié)構(gòu)摩爾比率增大時(shí)會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象,使分子量難作為硬段,異氰酸酯和聚四氫呋喃(PTMeO)作以測定。如Fig.3所示,高枝化聚合物體系的[10]為軟段聚合,形成了具有較好韌性的聚合物

7、彈第二種合成方法為A2+CBn體系,其中C性體。高枝化共聚體系是聚氨酯/聚脲共聚的為氨基,B為醇羥基。因?yàn)锳與C的反應(yīng)速率又一新研究內(nèi)容,高枝化聚合物比線性的同種遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于A與B的反應(yīng)速率,反應(yīng)初始,體系聚合物來說,難溶難熔,有較大的熔融黏度,并中迅速形成ABn類型的反應(yīng)中間體,此后再進(jìn)且可以在聚合物尾端接入新的官能團(tuán)以適應(yīng)各行聚合,可以有效地防止凝膠的形成。Fig.3Synthesisandstructuresofhighbranchedpolyurea2