Page 239 - 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

除水提高聚脲的分子量。将己二胺与 CO 2 形成的聚脲齐聚物，在 250℃常压 CO 2
吹扫条件下聚合 1h，可提高聚脲的分子量。2 次聚合后，聚合度和分子量增加，
分子内氢键变强，结晶度降低。T5% 由 215℃提高到 323℃，熔点提高 20℃。但

形成的材料仍然是脆性材料，拉伸强度为 18.35MPa，断裂伸长率为 1.64%。
2. 尿素与二胺缩聚制备
聚脲尿素是大宗化学品，通过 CO 2 和 NH 3 合成，方法成熟。使用尿素和二
胺缩聚反应制备聚脲，为 CO 2 的间接利用；反应过程中产生的 NH 3 易去除，有
利于聚脲分子量的提高；并且 NH3 可以回收和循环利用。Tang 等使用醇胺（4-

氨基 -1- 丁醇、5- 氨基 -1- 戊醇、6- 氨基 -1- 己醇）和尿素反应首先制备出二（羟
基烷基）脲，然后将二（羟基烷基）脲和丁、己、癸二酸二甲酯缩聚制备聚脲 -
4
聚酯，形成的聚脲 - 聚酯的 Mn 约为 2×10 ，均为半结晶结构，熔点均比相应的
聚酯材料的熔点高；其中的聚酯官能团可降解，在磷酸盐缓冲液中，使用洋葱假
单胞菌脂肪酶降解，质量损失可达 42%；聚脲官能团中存在的大量氢键提高了其
熔点和性能。Long 等使用 3，6- 二氧 -1，8- 辛二胺和辛二胺与尿素共聚制备聚
脲，所得聚脲的 T5% 为 306~326℃，热稳定性良好，随着辛二胺含量的增加，

聚脲的可弯曲性降低，Tg、熔融温度、焓变和结晶性增加。辛二胺含量由 0 增加
到 100%，Tg 则由 –1.9℃增加到 51.3℃，具有两个熔点，低温熔点由 128℃升高
至 231℃，焓变由 23.7J/mol 增加到 100.4J/mol，结晶度由 6.8% 增加到 47.5%。
聚脲材料的拉伸断裂应力为 22~42MPa，断裂伸长率为 6%~252%，杨氏模量为

494~1837MPa。Long等还使用双（3-氨丙基）封端聚（二甲基硅氧烷）（PDMS1.7KU）
和 1，3- 双（3- 氨基丙基）四甲基二硅氧烷（BATSU）与尿素缩聚制备聚脲，
其 T5% 为 275~289℃，PDMS1.7KU 和尿素形成的聚脲链段为软段；BATSU 和
尿素形成的聚脲链段为硬段，随着硬段含量增加至 4%，Tg 没有明显变化（115~
119℃），但断裂伸长率显著降低，由 1177% 降低至 495%，拉伸强度由 0.12MPa

增加至 1.16MPa，杨氏模量由 0.07MPa 增加至 0.45MPa。

二、聚脲涂料的应用领域分析

（一）军工方面
在现代化的战场上，对战士人身保护日益成为人们关注的焦点，士兵们所穿
的防护服必须具有抗冲击、防碎裂、阻燃、耐高温等特点，战斗工具装甲必须轻

221