Page 237 - 现代工业绿色技术创新研究

第十章 聚脲涂料绿色制备工艺研究

方面具有潜在的应用前景。此外，4，7，10- 三氧 -1，13- 十三烷二胺（TOTDDA）
与 CO 2 缩聚制备的水溶性聚脲齐聚物，在水及强极性有机溶剂六甲基磷酰三胺
（HMPA），N，N- 二甲基丙烯基脲（DMPU），N- 甲基吡咯烷酮（NMP）及

含氟极性质子溶剂（三氟乙酸（TFA），六氟异丙醇（HFIP））中溶解度较好，
在甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、二氧六环及甲苯中不溶。聚脲的初
始分解温度为 220℃，T5%=303℃，最大分解温度为 361℃。由于存在醚键，聚
脲齐聚物分子链段更加柔软，熔点较低（110℃）。反应条件对聚脲齐聚物分子

量影响较大，随着反应温度由 120℃升高至 180℃，分子量增加；CO2 压力由
5MPa 增加至 11MPa，分子量几乎无变化；反应时间延长，前 6h 的 Mn 增加显
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著，可达 2.2×10 ，继续延长反应时间，分子量变化不明显；因此认为该反应
存在化学平衡，聚合度为 8~9，化学平衡常数为 49~64。为了进一步提高聚脲的

溶解性，采用 1，3- 双（3- 氨基丙基）四甲基二硅氧烷作为反应底物与 CO 2 反
应，再和端氨基聚醚及扩链剂反应制备高分子量嵌段聚脲。聚脲的 Mn 可达到
6.72×104，溶于极性溶剂乙醇、异丙醇、四氢呋喃、DMF 和 DMAc，不溶于水、
丙酮和乙醚。聚脲为无定形结构，材料的拉伸过程一般是经过弹性变形阶段，达

到屈服点之后发生塑性变形，达到断裂点后发生断裂，最大拉伸应力即拉伸强度
可达 22.4MPa，断裂时的伸长率可达 500%，T5% 高于 250℃。而传统塑料尼龙 -6
的拉伸强度为 55MPa，断裂伸长率 300%，因此热塑性 CO 2 基聚脲树脂表现出
特殊的力学性能和拉伸行为。赵凤玉课题组还利用 TOTDDA 和 CO 2 缩聚形成的

聚脲齐聚物为原料，在 NMP 和 HMPA 中后聚合，结果表明在 NMP 中，线性聚
脲 Mn 增加，但线性聚脲的含量降低，形成一类新型环状聚脲齐聚物，成环率约
52%；在 HMPA 中聚脲的分子量增加，但无环状聚脲生成。
（2）催化剂

为了提高聚脲的生成速率，邓友全课题组制备了一系列功能性离子液体催化
己二胺和 CO2 缩聚制备聚脲。离子液体的阴、阳离子对聚脲收率有显著影响。
以 1- 乙基 -3- 甲基咪唑为阳离子，阴离子对聚脲的收率遵循如下规律：[ATriz] ＞
[OAc] ＞ [Triz] ＞ [BF4] ＞ [NO3] ＞ [PF6] ＞ [Cl]（ATriz：3- 氨基 -1，2，4- 三

唑；Triz：1，2，4- 三唑）；以己基三丁基膦（P4，4，4，6）为阳离子，阴离
子对聚脲的收率遵循如下规律：[ATriz] ＞ [Triz] ＞ [BF4]；P4，4，4，6ATriz 对
聚脲的收率最高（96%）。聚脲收率和离子液体的碱性正相关。随着反应温度由

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