POSS改性聚氨酯树脂的制备方法

摘要

一种POSS改性聚氨酯树脂的制备方法，用三羟基七聚笼形硅氧烷、三乙胺和四氢呋喃、SiCl₄、二甲基一氯硅烷、四氢邻苯二甲酸酐、LiAlH₄、酒石酸钾钠制得POSS二元醇；将POSS二元醇与聚醚二元醇、聚酯二元醇、异氰酸酯聚合，得到POSS改性聚氨酯树脂。本发明的方法由于应用了POSS二元醇，获得新型的POSS改性聚氨酯树脂，能有效克服常见无机物改性中存在的相容性问题；得到的POSS改性聚氨酯树脂具有更好的力学性能，如拉伸强度大、冲击强度大、剪切强度大等；并具有表面能低、耐热性好、耐磨性好等优点。

主权项

一种POSS改性聚氨酯树脂的制备方法，其特征是包括以下步骤（1）在氮气保护下，依次加入三羟基七聚笼形硅氧烷R₇Si₈O₉(OH)₃、三乙胺和四氢呋喃，然后缓慢注入SiCl₄搅拌过夜后，过滤除去沉淀，滤液旋转蒸发，得到氯化POSS：R₇Si₈O₁₂Cl，其中R为i‑C₄H₉、CH₃、C₆H₅中的一种；（2）将氯化POSS R₇Si₈O₁₂Cl在四氢呋喃和水的混合溶液中回流72‑90h，旋转蒸发除溶剂后，得到羟基化POSS R₇Si₈O₁₂(OH)；（3）在氮气保护下，依次加入羟基化POSS R₇Si₈O₁₂(OH)、四氢呋喃、三乙胺，然后缓慢加入二甲基一氯硅烷，50‑80℃反应15‑20h，将反应产物转移至分液漏斗中，依次用去离子水，5%盐酸溶液和饱和NaCl溶液洗涤后，滤液旋蒸后真空干燥，得到烷基化POSS R₇Si₈O₁₂Si(CH₃)₂H；（4）在氮气保护下，将Pt催化剂加入到烷基化POSS R₇Si₈O₁₂Si(CH₃)₂H和四氢邻苯二甲酸酐THPA的甲苯溶液中，50‑80℃反应40‑70h，旋蒸除溶剂后得到的固体加入正己烷中，回流30min，冷却，过滤，除去过量四氢邻苯二甲酸酐，将滤液旋蒸后的固体在丙酮中加入活性碳回流3h，吸附除去剩余的Pt催化剂，离心，上清液层收集，旋蒸，得到白色固体，在乙酸酐中回流2h，旋蒸后真空干燥，得到酸酐化POSSR₇Si₈O₁₂Si(CH₃)₂THPA；（5）将LiAlH₄的四氢呋喃溶液缓慢滴加到酸酐化POSS R₇Si₈O₁₂Si(CH₃)₂THPA的四氢呋喃溶液中，在‑10‑10℃下搅拌1‑3h后回流10‑20h；向反应体系中加入酒石酸钾钠饱和水溶液直至无气泡逸出，继续回流10‑20h，过滤，用乙醚洗涤沉淀，合并四氢呋喃和乙醚溶液，无水硫酸钠干燥，蒸去溶剂，得到POSS二元醇；（6）将聚醚二元醇、聚酯二元醇与适量的异氰酸酯在溶剂中加热进行预聚反应；（7）在第（6）步制得的预聚体中加入溶剂、第（5）步制得的POSS二元醇和扩链剂，继续加热使其反应；（8）在上步反应物中加入聚二元醇继续反应，并在反应过程中加入溶剂，检测树脂的粘度，如已达到预设的粘度值，则加入溶剂、终止剂，结束反应；若未达到预设的粘度值，则加入扩链剂继续反应，直到达到预设的粘度值时加入溶剂、终止剂结束反应。