以CO_2为原料制备非异氰酸酯聚氨酯的研究进展
聚氨酯涂料的研究进展
（ 南师 范 大 学 ，广 州 ５０３ ） 华 １６１
摘
要 ： 综 述了聚氨酯 分类 、 性能 以及发展趋势 。并介绍了水性 聚氨酯涂料 的主要制备方法 。
关
键
词 ： 聚氨酯 ； 聚体 ；改性 ； 预 水性
文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １０ 一 ９５ ２ｏ ）３ ０ 一 ６ ０４ ｏ３ （ｏ２ ｏ １７ ｏ
接 晶 ２－１３） ， 研 生 喜 刘意１一男在 究 。 Байду номын сангаас１ ， 读 ｏ２ （ －
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２０ 年 ３月 ０２
中无或 很少存 在 有机 溶 剂 ， 适 合 日益 严格 的环 更
主要 包括如下 几 类 ： 丙酮法 ： 法 是 由 ＤＥ Ｅ ＩＨ公 司首 先 提 该方 ＩＴ ＲＣ 出． 它是用 二异 氰 酸酯与二 元醇 在 丙酮 中反应 ， 得 到聚氨 酯 ． 然后 分散 于水 中即得水 性 聚氨 酯涂料 。
保要求 ， 所以 目前水性涂料 的发展得到 了广泛的
重视 ， 并正 以较大 速度 向前发 展 ， 有关这 方 面的新
产品 和专利 不 断涌 现
， 的产 品性 能 可 以与 有
溶剂型聚氢酯涂料相媲美 ， 甚至有些性能已经超 过溶 剂型 聚氢 酯 涂 料 。如 Ｂ Ｓ 司研 制 的高性 Ａ Ｆ公 能水性 双 组分 聚氨 酯 清 漆 和底 漆 ， 有 极 好 的 综 具
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弟 ３ 卷第 ３期 １ ２０ ０２年 ３月
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生物基聚氨酯材料的研究进展
生物基聚氨酯材料的研究进展摘要：聚氨酯作为一种聚合物材料，广泛用于制革、鞋类、建筑、家具、家用电器、汽车等领域。
所使用的大多数低原料聚烯烃和聚硅氧烷来自不可再生的矿物资源，其大量消费助长了能源危机和环境污染。
寻找替代传统原料的可再生材料已成为发展聚氨酯材料技术的迫切需要。
生物原料用于聚氨酯配方，包括生物-基多甲基多、生物异氰酸酯、非异氰酸酯生物聚氨酯和生物填充。
生物物质对生物物质产品的回收利用有助于减少温室气体排放和实现低碳经济，这是聚氨酯材料工业发展的动力。
本文件概述了近年来聚氨酯研究的进展情况，分析了不同技术路线的特点和问题，并概述了该领域的技术发展情况。
关键词：生物基聚氨酯；材料；研究进展引言生物基聚氨酯是指合成中使用可再生生物质资源的聚氨酯品种,相关研究主要集中在生物基多元醇、生物基异氰酸酯以及生物基扩链剂制备3个方面。
其中,使用生物基扩链剂制备聚氨酯对于聚氨酯生物基含量的提升有限,在本文中不过多讨论。
生物基多元醇的研究相对成熟且具有巨大应用前景。
基于结构的不同,生物基异氰酸酯可分为脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯,对称及非对称异氰酸酯,目前已开发出二聚酸改性的脂肪族异氰酸酯产品,但是这种异氰酸酯制备的聚氨酯还仅仅适用于涂料,不能用在泡沫,弹性体等领域。
芳香型及对称型异氰酸酯制备的聚氨酯比脂肪型和非对称型聚氨酯具有更高的模量和力学强度,但同时也存在长时间处于高温或自然光环境下易黄变的缺陷。
近些年,一种无光气参与的非异氰酸酯引起了人们的关注,为生物基聚氨酯的发展提供了新的可能。
1聚氨酯聚氨酯被称为聚氨酯(PU)，是工业生产中广泛使用的一种材料。
目前，聚氨酯材料在工业生产中占有重要地位，因为它具有良好的耐磨性、弹性和粘度，广泛用于食品加工、服装、建筑工程和国防工程等许多领域。
传统聚氨酯材料中使用的原材料是不可再生能源，具有相对高分子质量和高化学能量、降解困难、严重的环境损害以及长期以来对自然环境的不可逆转的影响等特点因此，研究容易降解和无害环境的聚氨酯材料是发展绿色材料的必然趋势。
非异氰酸酯聚氨酯的研究进展
物一 Ｃ Ｏ 插入法 、 邻 二醇 法 和邻 氯 醇法 等 ） ， 其 中应用 最 为广泛 的是环 氧化 合物 一 Ｃ Ｏ ： 插 入法 。
１ ． １ ． １ 环 氧 化合 物一 Ｃ Ｏ 插 入 法
基（ 或 多 元 羟基 ） 化合 物 制 备 而成 的 ， 但 异 氰 酸酯 的 主要缺点是 ： ① 工 业 中常 使 用 伯 胺 光 气 法 生 产 ， 毒
０ 前 言
聚氨 酯 （ Ｐ Ｕ） 是 一 类 产 品形 态 多样 的 多 用途 合
胶粘 剂 等领 域 中 的应用 进行 综 述 ， 以期 为 国 内 Ｎ Ｉ Ｐ Ｕ 的开发研 究 提供 参考 。
成树脂 ， 以硬 质 和 软 质 泡 沫 塑料 、 胶 粘 剂 及 涂 料 等
产 品 形式 广 泛 应 用 于交 通 运输 、 土 木建 筑 、 机械 、 合 成皮革 、 机 电、 石 油化 工 、 矿 山机 械 、 航 空航 天 、 医疗
化率 不 高 。Ｂ ａ ｂ ａ 等 发 现 了一 种新 的效率 极 高 的催
化剂用 于 Ｃ Ｏ ： 插入 法合 成环碳 酸酯 ， 这种 催化剂 是 由 季铵 盐或 季磷 盐 的有 机 卤化 锡 物组 成 ， 在４ ０ ～ １ ０ ０℃
的常压 条 件下 即可 得到 转化 率很 高 的环碳 酸酯 。以
在催 化剂 作用 下 ， Ｃ Ｏ ： 与端 环氧 基化 合物发 生 开 环反应 ， 生成 环碳 酸酯 。Ｒ ｏ ｋ ｉ ｃ ｋ ｉ 等 报 道 了在 碱金属
盐 和相 转 移催 化 剂 （ 季 铵盐 或 冠 醚 ） 的催 化作 用 下 ，
性较大 ； ② 对 环 境 中 的湿 气 比较 敏 感 ， 并 且 易 生 成
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ １ — ０ ４ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ３ห้องสมุดไป่ตู้— ０ ８ 。
非异氰酸酯聚氨酯的合成与应用
Contents
1 2 3 Introduction Mechanism of synthesis of NIPU Synthesis of cyclic carbonate compounds
收稿： 2010 年 9 月，收修改稿： 2010 年 11 月
* 教育部新世纪优秀人才支持计划项目（ No． NCET100389 ） 资助 ＊＊ Corresponding author e-mail ： bien． tan@ mail． hust． edu． cn
武汉 430074 ；
聚氨酯是一种重要的高分子材料 ， 但其关键原料异氰酸酯有毒和 湿 敏 的 缺 点 限 制 了 其 应 用 前
景 。 环碳酸酯化合物与伯胺 反 应 是 制 备 得 到 聚 氨 酯 的 一 条 新 途 径 ， 用这种方法合成的非异氰酸酯聚氨酯 （ NIPU ） ， 其羟基氨基甲酸酯基形成分子内氢键而具有比传统聚氨酯更好的耐水解性和机械性能 。 本文介绍 了 NIPU 的合成机理 ， 总结了环碳酸酯的合成方法 ， 综 述 了 环 碳 酸 酯 齐 聚 物 及 NIPU 的 合 成 和 应 用 的 研 究 进 展， 探讨了 NIPU 未能实现大规模的商业化应用的原因 ， 并展望了未来的研究方向 。 关键词 环碳酸酯 非异氰酸酯聚氨酯 合成 应用 281X （ 2011 ） 06118108 文章编号 ： 1005中图分类号 ： O633. 2 ； TQ323. 8 文献标识码 ： A
［1］
与伯胺的 反 应 上 。 Garipov 等
通过研究环碳酸酯
提出了如下的 4 步反应 与胺基的反应动力 学 特 征， 机理： 首先， 胺基 对 环 碳 酸 酯 中 电 正 性 的 羰 基 碳 进 行亲核进攻， 生 成 四 面 体 结 构 的 加 成 中 间 体； 接 着 另一分 子 胺 夺 取 该 偶 极 离 子 四 面 体 N 原 子 上 的 H + ； 由于 N 原子上电子 云 密 度 较 高 而 导 致 C — O 键 断裂生成氧负 离 子； 最 后， 氧负离子快速质子化而 转化成终产物羟基氨基甲酸酯 。 上述反应机理可由 图式 2 加以描述 。
聚氨酯胶粘剂的研究进展合成改性与应用
聚氨酯胶粘剂的研究进展合成改性与应用聚氨酯胶粘剂是一种广泛应用于工业生产中的粘合剂，具有优异的粘附性能和机械性能，同时还具有耐化学腐蚀、耐热、耐候性和电绝缘性等优良特性。
随着科学技术的不断发展和进步，人们对聚氨酯胶粘剂的研究不断深入，合成改性技术也不断提升，应用领域也日益拓展。
本文将对聚氨酯胶粘剂的研究进展、合成改性与应用进行综述。
一、聚氨酯胶粘剂的研究进展1. 合成方法聚氨酯胶粘剂的合成方法主要包括溶液聚合法、乳液聚合法、热固法和辐射固化法等。
溶液聚合法是目前应用最为广泛的一种合成方法，通过二元异氰酸酯与双官能度化合物（如聚醚、聚酯等）反应得到聚氨酯，再将聚氨酯与单官能度原料进行加成反应得到胶粘剂。
2. 结构特征聚氨酯胶粘剂的结构特征主要取决于原料的选择和反应条件的控制。
通常情况下，聚氨酯胶粘剂具有交联结构，即聚氨酯分子链之间存在交联点，这种交联结构决定了聚氨酯胶粘剂的机械性能和耐化学性能。
3. 性能改进近年来，随着聚氨酯胶粘剂的研究深入，人们通过改变原料配方、引入新的功能单体和采用新的合成方法等手段，不断提升聚氨酯胶粘剂的性能，使其在粘接强度、耐热性、耐老化性和电绝缘性等方面有了显著改进。
二、聚氨酯胶粘剂的合成改性1. 功能单体的引入在聚氨酯胶粘剂的合成过程中，引入具有特定功能基团的单体可以有效改善胶粘剂的性能。
引入含硅单体可以提高胶粘剂的耐热性和耐老化性，引入含氟单体可以提高胶粘剂的耐化学腐蚀性能。
2. 交联剂的选择聚氨酯胶粘剂的交联剂对其性能也有着重要影响。
合适的交联剂可以提高胶粘剂的强度和硬度，改善其耐热性和耐溶剂性能。
常用的交联剂包括异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚多元醇等。
3. 分子量控制分子量是影响聚氨酯胶粘剂性能的重要因素之一。
合适的分子量可以提高胶粘剂的粘接强度和柔韧性，同时还能影响胶粘剂的固化速度和成膜性能。
三、聚氨酯胶粘剂的应用1. 汽车制造聚氨酯胶粘剂在汽车制造中有着广泛的应用，主要用于车身板件、玻璃钢制品和橡胶制品等的粘接。
非异氰酸酯聚氨酯材料的制备及其研究进展
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图３ Ｇ ＭＡ分 翻 与ＭＭ Ａ、Ａ Ｎ的低 聚物 与ＣＯ２ 化 学 反 应 的
Ｔ Ｍ Ｍ 等 哺用 四丁 基溴 化胺 催化 环氧 大豆 油 ＡＡ Ｉ Ｅ Ｂ 在 ｌＯ Ｓ ０ １ ℃与Ｃ ２ ０的反应 ，合 成 一种 大豆 油环 碳
物 的 工艺路 线 ，讨论 了ＮＩＵ的应 用 范围、 国 内外 对 于ＮＩＵ的 最新研 究和 工业进 展 。 Ｐ Ｐ 关键 词 ：非 异氰 酸 酯聚氨 酯 Ｃ Ｏ。 环 碳 酸酯 研 究进 展
前言
传 统 的聚 氨酯 是 由多异 氰 酸酯 与 聚 二元 醇加 成 聚合 而 成 。 由于聚 氨 酯分 子 链 中强 极 性 的氨基 甲酸酯 基 键 不溶 于 非极 性基 团 ，因此 聚 氨酯 材料 具 有 良好 的 耐油 性 、韧 性 、耐 磨 性 、耐 老化 性和 粘 合性 。选 择不 同异氰 酸酯 或 聚 二元 醇 可制 备 出 适 用 于较 宽温 度 范 围 （ ５ ～ １ ０ ） 的材料 ，可 一０ ５℃ 作 为泡 沫 塑 料 、弹 性体 、涂 料 、胶粘 剂 、纤 维 、 合 成革 、防 水材 料 以及 铺装 材 料 ，被 广 泛应 用 于 交 通运 输 、建筑 、机械 、 电子 设 备 、家 具 、食 品 加工 、服 装 、纺 织 、合 成 皮革 、印刷 、矿冶 、石
函４ Ｃ ｏ 环 氧物 暖反应韵备环碳酸酯化合物
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可将 环 碳 酸 酯低 聚 物 制 备 的方 法 分为 一 步 法和 二
步法 ，其 中一步 法 是直 接将 Ｃ ， 带有 环氧 基 团 的 ０与
非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展
林业工程学报，２０２３，８（４）：１９－２６ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２２０６００４收稿日期：２０２２－０６－０９㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０３－２４基金项目：云南省基础研究专项－面上项目（２０２２０１ＡＴ０７００４５）；植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室开放基金（２０２０ＫＦＪＪ１２）；云南省教育厅基金（２０２２Ｊ０４９０）㊂作者简介：席雪冬，男，博士，讲师，研究方向为木材胶黏剂及生物质复合材料㊂通信作者：雷洪，女，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｆｘｇｉｒｌ＠１６３．ｃｏｍ非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展席雪冬１，２，张倩玉１，３，陈实１，３，曹龙１，３，杜官本１，３，雷洪４∗（１．西南林业大学材料科学与工程学院，云南省木材胶黏剂及胶制品重点实验室，昆明６５０２２４；２．福建农林大学植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室，福州３５０１０８；３．国家生物国际联合研究中心，昆明６５０２２４；４．浙江农林大学化学与材料工程学院，杭州３１１３００）摘㊀要：传统聚氨酯（ＰＵ）是由多异氰酸酯与多元醇化合物反应制得的高分子物质，因结构可控㊁性能优良，在诸多领域中有广泛应用㊂但由于异氰酸酯的毒性及湿敏性问题，在很大程度上限制了ＰＵ的进一步发展，寻求传统ＰＵ替代物成为大势所趋，非异氰酸酯聚氨酯（ＮＩＰＵ）由此应运而生㊂ＮＩＰＵ是一种不使用异氰酸酯为原料而合成的具有氨基甲酸酯结构的新型聚氨酯化合物，其具有与传统聚氨酯相似的优良性能，且由于分子链中重复结构单元可形成分子内六元环氢键结构，使得ＮＩＰＵ具有较优于传统聚氨酯的化学稳定性㊁耐水解性㊁耐化学性及抗渗透性等，可作为传统聚氨酯的理想替代物之一㊂此外，ＮＩＰＵ合成过程中不使用高毒害物质为原料，因而成为当前聚氨酯工业领域的重点研究内容㊂笔者综述了非异氰酸酯聚氨酯的合成方法㊁反应机理及其主要应用领域的研究现状，重点阐述了其在胶黏剂，尤其是木材胶黏剂领域中的应用研究进展㊂并结合木材工业产业发展状态，及当前有关生物质原料在木材胶黏剂领域的应用研究热潮，对非异氰酸酯聚氨酯胶黏剂的发展前景做出展望㊂关键词：非异氰酸酯聚氨酯；合成方法；反应机理；胶黏剂；新型聚氨酯化合物中图分类号：ＴＱ３２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０４－００１９－０８Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｉｔｓｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｄｈｅｓｉｖｅｓＸＩＸｕｅｄｏｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧＱｉａｎｙｕ１，３，ＣＨＥＮＳｈｉ１，３，ＣＡＯＬｏｎｇ１，３，ＤＵＧｕａｎｂｅｎ１，３，ＬＥＩＨｏｎｇ４∗（１．ＹｕｎｎａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＷｏｏｄＡｄｈｅｓｉｖｅｓａｎｄＧｌｕｅＰｒｏｄｕｃｔｓ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＧｒａｓｓｌａｎｄＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＰｌａｎｔＦｉｂｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｉｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＢｉｏｍａｓｓＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１１３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＰＵ）ｉｓａｐｏｌｙｍｅｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓａｎｄｐｏｌｙｏｌｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｆｏｒｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｅａｓｙｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ＰＵｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｒｅｐａｒｉｎｇｍａｎｙｔｙｐｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｄｈｅｓｉｖｅｓｆｏｒｂｏｎｄｉｎｇｒｕｂｂｅｒ，ｐｌａｓｔｉｃ，ｗｏｏｄ，ｌｅａｔｈｅｒ，ｆａｂｒｉｃ，ｐａｐｅｒａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｆｉｅｌｄｓｎｏｗａｄａｙｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄｈｕｍｉｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｉｓｏｃｙａｎａｔｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｃｕｒｒｅｎｔｌｙｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅＰＵｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｓｓｕｅｓａｂｏｕｔｅｎｖｉ⁃ｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｈｅａｌｔｈａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓｈａｖｅｂｅｅｎｍｏｒｅｃｏｎｃｅｒｎｅｄｂｙｐｅｏｐｌｅａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｗｏｒｌｄ，ｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰＵｉｓｎｏｗｓｅｖｅｒｅｌｉｍｉｔｅｄ．ＩｔｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｒｒｅｓｉｓｔｉｂｌｅｔｒｅｎｄｆｏｒｓｅｅｋｉｎｇｔｈｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＵｗｉｔｈｍｏｒｅｇｒｅｅｎｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＮＩＰＵ）ｈａｓｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｓａｃｏｍｐｏｕｎｄｔｈａｔｗｉｔｈａｌｓｏｕｒｅｔｈａｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｙｎｔｈｅ⁃ｓｉｚｅｄｗｉｔｈｏｕｔｕｓｉｎｇｈｉｇｈｌｙｔｏｘｉｃｉｓｏｃｙａｎａｔｅａｓａｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙ⁃ｕｒｅｔｈａｎｅｉｓｂｙｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｗｉｔｈｐｏｌｙａｍｉｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｎｅａｓｙｐｒｏｃｅｓｓｔｏｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄａｌｓｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｒｅｐｅａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｕｎｉｔｓｉｎｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｉｎｏｆｔｈｅｓｙｎ⁃ｔｈｅｓｉｚｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃａｎｆｏｒｍｔｈｅｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｘ⁃ｍｅｍｂｅｒｅｄｃｙｃｌｉｃｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｄｔｈｅｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｔｏｂｅｂｅｔｔｅｒｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｓｉｓｔ⁃林业工程学报第８卷ａｎｃｅ，ａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｈａｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｎｉｄｅａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｔｒａｄｉ⁃ｔｉｏｎａｌＰＵ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｏｎｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｄｏｅｓｎｏｔｕｓｅｈｉｇｈｌｙｔｏｘｉｃｓｕｂ⁃ｓｔａｎｃｅｓａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌ⁃ｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｓｉｎｓ．Ｔｏｎｏｗ，ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｓｉｎｓｈａｖｅｂｅｅｎａｌｒｅａｄｙｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｆｏａｍｓ，ｃｏａｔｉｎｇ，ｐｌａｓｔｉｃ，ｅｔｃ．Ｈｅｎｃｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａ⁃ｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｉｔｓｍａｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｄｈｅｓｉｖｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｏｏｄｂｏｎｄｉｎｇａｄｈｅｓｉｖｅｓ，ｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆＮＩＰＵｕｓｅｄａｓｗｏｏｄａｄｈｅｓｉｖｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｗｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｂｉｏｍａｓｓｍａｔｅｒｉａｌｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｐｒｅｐａｒｉｎｇｗｏｏｄａｄｈｅｓｉｖｅｓ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｓｉｎａｄｈｅｓｉｖｅｓｉｓａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ；ｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ａｄｈｅｓｉｖｅ；ｎｅｗｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍ⁃ｐｏｕｎｄ㊀㊀聚氨酯（ＰＵ）是分子链中含有重复氨基甲酸酯（ ＮＨ ＣＯＯ ）结构单元的一类化合物统称，通常由异氰酸酯单体与多元醇反应而成，由于性能优异且结构可调控，ＰＵ被广泛用于涂料㊁弹性体㊁泡沫材料以及胶黏剂等行业［１－２］㊂ＰＵ作为胶黏剂时，由于结构中氨基甲酸酯基㊁异氰酸酯基等极性或高反应性基团的存在，使得其能够与绝大多数含有活泼氢结构的材料以化学共价键或氢键形式结合，因此可用于橡胶㊁塑料㊁木材㊁皮革㊁织物㊁纸张等诸多材料的粘接，且胶合性能良好［３－４］㊂在木材工业领域中，由于生产加工过程中不存在甲醛释放问题，且具有施胶量少㊁胶接强度高㊁固化温度低等诸多优点而备受关注，ＰＵ胶黏剂的使用量逐年增加㊂但由于聚氨酯制备过程中使用具有高毒性㊁湿敏性且价格高昂的异氰酸酯为原料，加之异氰酸酯在合成过程中需使用毒性较大的光气等会给人类身体健康㊁自然环境造成较大危害，导致聚氨酯胶黏剂的应用推广受到一定制约［５］㊂因此，寻求更加绿色环保的聚氨酯替代物势在必行，非异氰酸酯聚氨酯（ＮＩＰＵ）也应运而生㊂１㊀ＮＩＰＵ合成反应机理ＮＩＰＵ是不以异氰酸酯为原料制备的含有氨基甲酸酯重复单元结构的聚氨酯㊂目前，ＮＩＰＵ主要的制备方法是通过环碳酸酯与多元胺类化合物反应得到，由于五元环碳酸酯的合成较六元环和七元环相对容易，所以在非异氰酸酯聚氨酯的合成研究中多采用五元环碳酸酯与脂肪胺制备，其反应机理如图１所示［６］㊂通过伯氨基对环碳酸酯中羰基的亲核进攻，得到一种四面体中间体；所形成的四面体物质继续被伯氨基进攻而除去一个Ｈ＋，并使得氮原子上形成高密度电子云从而导致五元环上碳氧键断裂而开环；同时，碳上氧负离子快速与Ｈ＋结合成羟基，最终形成重复单元中含氨基甲酸酯结构及β位碳原子上含有羟基的聚氨酯化合物㊂由于重复单元结构的氨基甲酸酯键中羰基氧原子可与β位碳原子上羟基通过氢键作用力形成分子内六元环结构的相对稳定状态，从而可弥补传统聚氨酯中的弱键结构特点，使得ＮＩＰＵ在某些性能方面优于传统聚氨酯，如耐化学性㊁耐水解性及抗渗透性等㊂图１㊀环碳酸酯与脂肪族伯胺制备ＮＩＰＵ反应机理［６］Ｆｉｇ．１㊀ＲｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＮＩＰＵｆｒｏｍｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓｗｉｔｈａｌｉｐｈａｔｉｃｐｒｉｍａｒｙａｍｉｎｅｓ㊀㊀Ｚａｂａｌｏｖ等［７］采用量子化学计算方法研究了五元环碳酸酯与胺化合物之间的反应，揭示了反应过程中存在２种可能的过渡态㊂对比２种过渡态反应能垒的高低，从理论上证明五元环碳酸酯与胺之０２㊀第４期席雪冬，等：非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展间的反应容易进行，且该反应总体为放热过程，反应条件简单㊂鉴于此，有关ＮＩＰＵ的合成研究工作大多集中在五元环碳酸酯的制备之上㊂环碳酸酯制备方法有多种，如环氧化合物ＣＯ２插入法㊁邻二醇法和邻氯醇法等（图２）㊂其中最为常用的合成方法有２种：一是以环氧化合物与ＣＯ２为原料，通过加压催化反应得到环碳酸酯；另一合成路线是采用临羟基化合物与绿色化工原料碳酸二甲酯催化反应得到㊂大量的研究工作探索了合成路径㊁反应原料㊁溶剂体系㊁催化剂㊁反应条件等因素对环碳酸酯化合物的合成影响［８－１４］㊂针对环氧化合物 ＣＯ２插入法，目前可用的催化剂有多种，大体可分为均相催化体系和多相催化体系两类㊂均相催化体系主要为碱金属盐㊁铵盐等盐类化合物，金属离子配合物以及离子液体等，多相催化体系主要包括金属氧化物㊁硅酸盐类以及高分子负载型催化剂等［１４］㊂同时，为有效提高环碳酸酯得率，该合成反应多在高压环境下进行，这使得该工艺方法对设备要求较高，一定程度上制约了其应用发展㊂因此，寻求新的高效催化剂并降低反应体系压力仍是该合成方法的研究重点㊂而采用邻二醇与碳酸二甲酯在金属氧化物㊁碱催化剂㊁三乙胺等催化剂作用下反应制备环碳酸酯的合成路径则相对更具优势，该反应体系对压力要求不高，加之碳酸二甲酯作为一种绿色化工原料，使得该合成工艺更为绿色环保㊂图２㊀环碳酸酯主要合成路径Ｆｉｇ．２㊀Ｍａｉｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓｏｆｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓ２㊀ＮＩＰＵ应用研究进展由于ＮＩＰＵ具有相较于传统ＰＵ的环保优势和相似性能特点，因而关于ＮＩＰＵ的应用研发备受人们关注㊂目前，大量研究工作围绕ＮＩＰＵ替代传统聚氨酯材料在泡沫材料㊁塑料㊁胶黏剂㊁涂料等领域而开展，并取得较大进展［１４－１６］㊂２．１㊀ＮＩＰＵ泡沫塑料ＮＩＰＵ泡沫具有与常规聚氨酯泡沫相同甚至更优的性能，因而具有巨大的市场潜力㊂Ｃｏｒｎｉｌｌｅ等［１７］通过将聚（环氧丙烷）二碳酸酯或三羟甲基丙烷三碳酸酯和脂肪胺化合物在１，５，７⁃三叠氮双环（４，４，０）癸⁃５⁃烯（ＴＤＢ）催化条件下反应得到基体聚合物后，再利用聚⁃甲基氢硅氧烷为发泡剂，制备得到ＮＩＰＵ软质湿泡沫㊂该湿泡沫在８０ħ下烘干１２ｈ㊁１２０ħ下后固化４ｈ，得到表观密度在０．１９ ０．２９ｇ／ｃｍ３的非异氰酸酯高密度泡沫，其具有良好的抗压强度和减震性能，可用于家具或汽车行业，以及用作包装运输行业中的填充物等㊂Ｆｉｇｏｖｓｋｙ等［１８］采用芳香族环氧树脂㊁脂肪族环碳酸酯和多胺化合物为原料，合成了具有密度低㊁抗压和抗拉伸强度大等优点的新型ＮＩＰＵ硬质泡沫材料㊂美国Ｅｕｒｏｔｅｃｈ公司在ＮＩＰＵ的应用研发方面处于世界领先地位，其所研制的非异氰酸酯聚氨酯泡沫已实现工业化生产［１９］㊂随着 绿色化学 理念的兴起以及人们环境保护的意识不断加强，使得以生物质材料为原料进行相关应用研发在科研领域受到广泛重视，有关生物质基非异氰酸酯聚氨酯泡沫材料制备研究也随即备受关注㊂以生物质原料，如植物油［２０］㊁单宁［２１］㊁葡萄糖［２２］㊁山梨醇［２３］等合成非异氰酸酯聚氨酯并用于硬质泡沫的应用研究已有报道，但此类工作还处于实验室研究阶段，距离工业化生产还存在诸多有待攻克的难题，例如生物质基ＮＩＰＵ反应产物得率低㊁发泡均匀性差㊁固化温度高等㊂２．２㊀ＮＩＰＵ塑料塑料材料是聚氨酯物质作为泡沫之外的另一种重要应用形式，为开发ＰＵ替代物非异氰酸酯聚氨酯在塑料材料领域的应用，研究者们开展了系列研究工作㊂Ｋｅ等［２４］以丙二醇二缩水甘油醚和双酚Ａ二缩水甘油醚为原料，与ＣＯ２经加压催化反应合成环碳酸脂后，再与胺类化合物聚合，制备了一系列结构可控且机械强度及热稳定优良的杂化ＮＩＰＵ塑料材料㊂Ｋéｂｉｒ等［２５］使用１，５，７⁃三叠氮双环（４，４，０）癸⁃５⁃烯（ＴＤＢ）催化聚乙二醇和碳酸二甲酯反应得到环碳酸脂后，与二胺聚合制备得到具有良好热稳定性的ＮＩＰＵ弹性塑料体㊂王芳等［２６］在高温高压环境下，使用四丁基溴化铵催化环氧树脂Ｅ⁃４４与ＣＯ２反应合成环碳酸酯聚合物，该物质在室温条件下经三乙胺催化与己二胺反应，得到具有线性结构的ＮＩＰＵ热塑性材料㊂随着人们对环境保护问题的日趋重视，在科研１２林业工程学报第８卷界也兴起了一场 生物质 热潮，探究以可再生生物质原料制备ＮＩＰＵ塑料成为非异氰酸酯聚氨酯研究领域的重点话题㊂Ｐｏｕｓｓａｒｄ等［２７］以环氧大豆油（ＥＳＢＯ）与ＣＯ２为原料，经高温加压催化制备环碳酸酯（ＣＳＢＯ）化合物，再将其与二胺化合物通过熔融共混反应制备得到生物基ＮＩＰＵ塑料材料，结果表明ＣＳＢＯ与二胺化合物的比例直接决定所得ＮＩＰＵ材料的热力学性能，并且二胺分子链长与ＮＩＰＵ的拉伸强度和热性能有关，短的二胺分子链所形成的ＮＩＰＵ具有较差拉伸强度和热性能㊂冯月兰等［２８］以ＥＳＢＯ和ＣＯ２为原料合成ＣＳＢＯ，详细探究了ＣＳＢＯ化合物的制备条件，并进一步将ＣＳＢＯ与二胺反应制备ＮＩＰＵ，探究ＣＳＢＯ与二胺物料配比对ＮＩＰＵ材料性能的影响，结果表明当两者质量比为１ʒ１时，所制生物质大豆油基ＮＩＰＵ材料具有最佳热学和力学性能㊂Ｄｏｌｅｙ等［２９］以葵花籽油为原料，经氧化处理后得到环氧葵花籽油，再与ＣＯ２加压高温催化反应制备了含五元环碳酸酯结构的碳酸葵花籽油（ＣＳＦＯ），并将此碳酸葵花籽油与异佛尔酮二胺和环氧树脂（环氧值１７０ １８０ｇ／ｅｑ）混合制备改性非异氰酸酯聚氨酯（ＨＮＩＰＵ）塑料，研究显示当ＣＳＦＯ使用量为３０％（质量分数）时所制ＨＮＩＰＵ具有最佳力学性能；进一步使用氧化石墨烯为添加剂，制备了ＨＮＩＰＵ纳米复合材料，该材料具有优良的力学性能㊁热稳定性以及化学稳定性，是一种优良的高性能材料㊂此外，基于ＮＩＰＵ塑料材料的制备合成，也有研究将ＮＩＰＵ或其改性材料用于静电纺丝及３Ｄ打印［３０－３１］，这有效拓展了ＮＩＰＵ的应用领域，为ＮＩＰＵ材料的多元化应用发展奠定了基础㊂２．３㊀ＮＩＰＵ涂料由于ＰＵ在涂料领域具有重要应用，因此作为ＰＵ替代物的ＮＩＰＵ在涂料领域的应用研发也受到人们的重视㊂早在２１世纪初，Ｆｉｇｏｖｓｋｙ等［３２］即使用含有环碳酸酯基和环氧基的化合物与多元胺反应，制备了具有良好硬度和耐化学腐蚀性能的ＮＩＰＵ涂料，但该涂料抗紫外线效果有限㊂为解决这一问题，Ｆｉｇｏｖｓｋｙ等［３３］以丙烯酸㊁硅氧烷环碳酸酯以及多官能度支化氨基硅氧烷化合物为原料，制备了可室温固化，黏附性能良好，且具有优异抗紫外线性能的改性ＮＩＰＵ涂料㊂为提升ＮＩＰＵ树脂涂料硬度，有研究者采用双酚Ａ型环氧树脂Ｅ⁃５１对多官能度环碳酸酯与多元胺制备的非异氰酸酯聚氨酯进行改性，制备得到环氧树脂杂化改性ＮＩＰＵ涂料，研究表明随着环氧树脂用量的增加，该改性ＮＩＰＵ涂料固化后漆膜硬度及耐溶剂性都得到了显著提高［３４］㊂刘波等［３５］将过甲氧基聚丙二醇环碳酸酯和环氧树脂混合后再与二乙烯三胺反应制备得到杂化ＮＩＰＵ⁃环氧树脂涂料，该涂料固化后形成涂膜耐冲击性能良好，且在水㊁汽油㊁盐雾浸泡数百小时后仍不起泡㊁不变色㊁不脱落，表现出优异的耐腐蚀性能和附着力㊂经过近几十年的研究，有关ＮＩＰＵ涂料应用研究工作取得巨大进展，已经开发了ＮＩＰＵ涂料作为无孔整体涂层㊁表面覆盖层等应用于混凝土㊁金属或木材等表面的抗腐蚀保护和抗磨损保护材料㊂美国Ｅｓｔｅｒｍａｎ㊁Ｌｙｏｎｄｅｌｌ㊁Ｅｕｒｏｔｅｃｈ等公司皆在ＮＩＰＵ涂料产业化应用推广方面开展了大量工作，制备了系列耐溶剂性㊁光泽性好，且硬度高的ＮＩＰＵ涂料产品［３６－３７］㊂近年来，石化资源短缺和环境保护问题的日益突出，使得可再生生物质资源材料的应用受到国内外各研究领域的重视㊂随着ＮＩＰＵ合成历程的不断深入发展，研究以可再生天然资源为原料制备ＮＩＰＵ也成为近年来非异氰酸酯聚氨酯研究领域的重点㊂在ＮＩＰＵ作为涂料应用领域也涌现了大量以生物质材料制备ＮＩＰＵ涂料的研究报道㊂其中，研究最多的是使用环氧植物油（如大豆油㊁葵花油㊁蓖麻油㊁麻风树籽油等）为原料，经ＣＯ２催化加压反应形成环碳酸酯，进而与多胺类化合物反应得到生物油基ＮＩＰＵ树脂，再通过添加纳米材料㊁环氧树脂㊁丙烯酸㊁硅氧烷等改性材料以提升该类ＮＩＰＵ涂料相关性能［３８－４１］㊂此外，也有研究者使用木质素㊁单宁㊁糖类㊁植物萜烯类物质为原料以制备相应ＮＩＰＵ树脂，并用作金属㊁木材等材料的涂饰保护，但此类ＮＩＰＵ涂料存在颜色深㊁固化温度较高等问题［４２－４４］㊂因此，尽管有关生物质基ＮＩＰＵ涂料应用研究已取得长足进展，相关材料性能也得到不断提升，但距离成熟的工业化产品还存在许多有待解决的技术问题㊂２．４㊀ＮＩＰＵ胶黏剂由于ＮＩＰＵ分子结构中存在氨基甲酸酯基团㊁羟基㊁氨基等极性活泼官能团，这也使得ＮＩＰＵ对许多材料具有良好的粘接性能，可作为胶黏剂使用㊂有关ＮＩＰＵ树脂在胶黏剂领域的应用研究主要集中于微电子㊁光电子器件及木材等材料的粘接㊂Ｆｉｇｏｖｓｋｙ［４５］使用含端环碳酸酯化合物和端氨基化合物为原料，制备合成了具有良好耐水解性能的ＮＩＰＵ树脂微电子器件粘接用胶黏剂，通过对树脂结构分析表明，所合成ＮＩＰＵ分子中重复结构单元氨基甲酸酯键中羰基与相邻β位碳原子上羟基２２㊀第４期席雪冬，等：非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展可形成氢键作用力（见图１中ＮＩＰＵ结构），形成分子内六元环结构，从而有效降低ＮＩＰＵ胶黏剂出现传统ＰＵ树脂中存在的弱键结构特点，使得ＮＩＰＵ胶黏剂具有更好的耐水解性㊁耐化学性以及抗渗透性等㊂Ｃｏｒｎｉｌｌｅ等［４６］分别以几种不同二元或三元环碳酸酯与二元胺反应，制备得到多种ＮＩＰＵ树脂胶黏剂，该胶黏剂用以粘接木材㊁铝和玻璃等材料时均表现出良好的粘接性能㊂在木材胶黏剂领域，有关ＮＩＰＵ胶黏剂的应用研究起步较晚，相关研究报道也较少，而以生物质材料为原料制备ＮＩＰＵ木材胶黏剂的报道则更少㊂为了制备更为绿色环保的ＮＩＰＵ木材胶黏剂，并充分利用天然生物质原材料，Ｘｉ等［４７］报道了以葡萄糖为原料与碳酸二甲酯和己二胺反应制备得到葡萄糖基ＮＩＰＵ树脂胶黏剂，并用作胶合板的黏合，所制备的板材表现出优异的胶合强度和耐水性能，其干状剪切强度㊁２４ｈ冷水浸泡湿强度㊁６３ħ温水３ｈ浸泡湿强度以及２ｈ沸水湿强度分别达３．１５，３．６２，３．３４和３．３８ＭＰａ，满足ＧＢ／Ｔ９８４６ ２０１５‘普通胶合板“标准中相关性能要求（ȡ０．７ＭＰａ）㊂通过相关结构分析，阐明该葡萄糖基ＮＩＰＵ树脂制备反应机理，如图３所示㊂图３㊀葡萄糖基非异氰酸酯聚氨酯树脂反应原理［４７］Ｆｉｇ．３㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇｌｕｃｏｓｅ⁃ｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｓｉｎ㊀㊀基于葡萄糖制备生物质ＮＩＰＵ树脂胶黏剂的研究结果，Ｘｉ等［４８］以来源更为广泛，价格低廉且易于获得的蔗糖为原料，与碳酸二甲酯和己二胺反应，合成了蔗糖基非异氰酸酯聚氨酯（Ｓ⁃ＮＩＰＵ）并用于刨花板制备，同时使用硅烷偶联剂ＫＨ５６０为交联剂以降低Ｓ⁃ＮＩＰＵ胶黏剂的固化温度㊂研究结果表明，Ｓ⁃ＮＩＰＵ具有优异的粘接性能和耐热性，但所需固化温度较高，当热压温度为２００ħ时，所制备刨花板（ρ＝０．７ｇ／ｃｍ３）的内结合强度（ＩＢ）高达１．０６ＭＰａ；通过相关热性能分析表明，添加硅烷偶联剂ＫＨ５６０后可以显著降低Ｓ⁃ＮＩＰＵ树脂的固化温度，这可确保该Ｓ⁃ＮＩＰＵ树脂胶黏剂能够在较低的热压温度下实现完全固化，从而实现优良的胶合性能㊂也有研究者以缩合单宁㊁碳酸二甲酯㊁己二胺为原料，通过图４中的反应流程制备了单宁基ＮＩＰＵ胶合板用胶黏剂㊂受限于单宁大分子结构导致的反应活性低㊁空间位阻大的原因，该单宁基ＮＩＰＵ胶黏剂胶合性能并不理想㊂为了提升该胶黏剂的胶合性㊁耐水性能并降低其固化温度，研究中使用二缩水甘油醚作为交联改性剂，从而制备得到具有较低固化温度，且胶合性能满足ＧＢ／Ｔ９８４６ ２０１５‘普通胶合板“要求的改性单宁基ＮＩＰＵ木材胶黏剂［４９］㊂最近亦有研究报道使用木质素㊁碳酸二甲酯㊁己二胺为原料，制备了一种同时具有支链和直链结构的木质素基非异氰酸酯聚氨酯树脂预聚物㊂该树脂被用作刨花板制备用胶黏剂，在热压温度为２３０ħ时显示出良好的胶接效果，但在较低固化温度时所制备的木质素基ＮＩＰＵ树脂固化效果不佳，板材内结合强度较差，而通过添加硅烷偶联剂可有效提高该ＮＩＰＵ树脂的反应性，进而实现在低于２００ħ的热压温度条件下制备刨花板性能可达到相关标准要求［５０］㊂３２林业工程学报第８卷图４㊀单宁基非异氰酸酯聚氨酯合成机理Ｆｉｇ．４㊀Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔａｎｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ３㊀结㊀语随着对环保问题的日益重视，传统聚氨酯原料毒性大的问题将成为限制ＰＵ材料进一步发展的重大因素㊂非异氰酸酯聚氨酯由于合成过程中不使用高毒害物质，加之与传统ＰＵ相比具有更好的加工性能㊁水解稳定性㊁抗渗透性及耐化学品腐蚀性能等，将会作为传统ＰＵ的有效替代物而得到巨大广泛适用㊂此外，由于当今石油资源供应日趋紧张，充分开发利用可再生生物质材料将成为大势所趋㊂因此，研究以相关生物质原料，如单宁㊁木质素㊁糖类㊁植物油等制备合成性能优良的ＮＩＰＵ材料将成为聚氨酯工业领域的重点研究课题，尤其是如何有效提高生物质基ＮＩＰＵ产物得率㊁降低固化反应温度㊁优化合成工艺㊁改善其综合性能等问题将是现阶段主要研究工作㊂而随着研究的不断深入，有关生物质基ＮＩＰＵ的合成工艺㊁材料制备方法等定将不断趋于成熟，多元化ＮＩＰＵ材料产品也将会不断涌现，并替代现有传统ＰＵ材料而应用于众多行业中㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］王乔逸，展雄威，陆少锋，等．聚氨酯发展及改性研究现状［Ｊ］．纺织科技进展，２０２１（４）：１－１０．ＤＯＩ：１０．１９５０７／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７３－０３５６．２０２１．０４．００１．ＷＡＮＧＱＹ，ＺＨＡＮＸＷ，ＬＵＳＦ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｄｅ⁃ｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＴｅｘｔｉｌｅＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１（４）：１－１０．［２］马萍萍．聚氨酯材料的应用研究进展［Ｊ］．化工设计通讯，２０２１，４７（１）：３６－３７．ＤＯＩ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－６４９０．２０２１．０１．０１９．ＭＡＰＰ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍａｔｅ⁃ｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２１，４７（１）：３６－３７．［３］徐海翔．聚氨酯胶黏剂综述［Ｊ］．橡塑资源利用，２０１８（３）：２５－３３．ＤＯＩ：ＣＮＫＩ：ＳＵＮ：ＴＪＸＪ．０．２０１８－０３－００６．ＸＵＨＸ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｄｈｅｓｉｖｅｓ［Ｊ］．Ｒｕｂｂｅｒ＆ＰｌａｓｔｉｃｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，２０１８（３）：２５－３３．［４］朱俊．聚氨酯胶粘剂主要应用领域现状及发展趋势［Ｊ］．化学工业，２０１３，３１（１１）：３４－３８．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－９６４７．２０１３．１１．００８．ＺＨＵＪ．Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍａｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅ⁃ｔｈａｎｅａｄｈｅｓｉｖｅｓａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１３，３１（１１）：３４－３８．［５］ＡＲＩＳＴＲＩＭＡ，ＬＵＢＩＳＭＡＲ，ＹＡＤＡＶＳＭ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｄｅ⁃ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｌｉｇｎｉｎ⁃ａｎｄｔａｎｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｓｉｎｓｆｏｒｗｏｏｄａｄｈｅｓｉｖｅｓ ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０２１，１１（９）：４２４２．ＤＯＩ：１０．３３９０／ａｐｐ１１０９４２４２．［６］杨玉姿，徐丹，雍奇文，等．非异氰酸酯聚氨酯研究综述［Ｊ］．聚氨酯工业，２０２０，３５（５）：５－８．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－１９０２．２０２０．０５．００２．ＹＡＮＧＹＺ，ＸＵＤ，ＹＯＮＧＱＷ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．ＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０２０，３５（５）：５－８．［７］ＺＡＢＡＬＯＶＭＶ，ＬＥＶＩＮＡＭＡ，ＴＩＧＥＲＲＰ．Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｗｉｔｈｏｕｔｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓａｎｄｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓｗｉｔｈｏｕｔｐｈｏｓｇｅｎｅａｓａｎｅｗｆｉｅｌｄｏｆｇｒｅｅｎｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｃａｔａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｅ⁃ａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＲｕｓｓｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＢ，２０１９，１３（５）：７７８－７８８．ＤＯＩ：１０．１１３４／Ｓ１９９０７９３１１９０５０１２９．［８］ＫＩＨＡＲＡＮ，ＥＮＤＯＴ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｏｌｙ（ｈｙｄｒｏｘｙｕｒｅｔｈａｎｅ）Ｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅＰａｒｔＡ：ＰｏｌｙｍｅｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９３，３１（１１）：２７６５－２７７３．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｏｌａ．１９９３．０８０３１１１１３．［９］ＴＯＭＩＴＡＨ，ＳＡＮＤＡＦ，ＥＮＤＯＴ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｏｌｙ⁃ｈｙｄｒｏｘｙｕｒｅｔｈａｎｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｐｏｌｙａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｉｖｅ⁃ｍｅｍｂｅｒｅｄｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄｄｉａｍｉｎｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｒｅａｃ⁃ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅＰａｒｔＡ：ＰｏｌｙｍｅｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００１，３９（６）：８５１－８５９．ＤＯＩ：１０．１００２／１０９９－０５１８４２㊀第４期席雪冬，等：非异氰酸酯聚氨酯合成原理及应用研究进展（２００１０３１５）３９：６＜８５１：ＡＩＤ－ＰＯＬＡ１０５８＞３．０．ＣＯ；２－３．［１０］ＢＩＲＵＫＯＶＡＯ，ＰＯＴＡＳＨＮＩＫＯＶＡＲ，ＬＥＹＫＩＮＡ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎ⁃ｔａｇｅｓｉｎｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｓｒａｅｌ⁃ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＡｄｖａｎｔａｇｅｓ ，２０１４，１６（３）：９２－９９．［１１］ＣＡＭＡＲＡＦ，ＢＥＮＹＡＨＹＡＳ，ＢＥＳＳＥＶ，ｅｔａｌ．Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｓｅｃ⁃ｏｎｄａｒｙａｍｉｎｅｓｆｏｒｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０１４，５５：１７－２６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｕｒｐｏｌｙｍｊ．２０１４．０３．０１１．［１２］ＢＬＡＴＴＭＡＮＮＨ，ＦＬＥＩＳＣＨＥＲＭ，ＢÄＨＲＭ，ｅｔａｌ．Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ⁃ａｎｄｐｈｏｓｇｅｎｅ⁃ｆｒｅｅｒｏｕｔｅｓｔｏｐｏｌｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓａｎｄｇｒｅｅｎｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｂｙｆｉｘａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏ⁃ｌｅｃｕｌａｒＲａｐｉｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１４，３５（１４）：１２３８－１２５４．ＤＯＩ：１０．１００２／ｍａｒｃ．２０１４００２０９．［１３］ＢＯＹＥＲＡ，ＣＬＯＵＴＥＴＥ，ＴＡＳＳＡＩＮＧＴ，ｅｔａｌ．ＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙｉｎＣＯ２ａｎｄｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓｏｆｅｐｏｘｉｄｉｚｅｄｆａｔｔｙａｃｉｄｄｉｅｓｔｅｒｓ：ｔｏｗａｒｄｓｎｏｖｅｌｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓｆｏｒｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］．ＧｒｅｅｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１０，１２（１２）：２２０５－２２１３．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ０ＧＣ００３７１Ａ．［１４］ＫＡＴＨＡＬＥＷＡＲＭＳ，ＪＯＳＨＩＰＢ，ＳＡＢＮＩＳＡＳ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏ⁃ｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ：ｆｒｏｍｃｈｅｍｉｓｔｒｙｔｏａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＲＳＣＡｄｖａｎｃｅｓ，２０１３，３（１３）：４１１０－４１２９．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ２ＲＡ２１９３８Ｇ．［１５］袁野，王强，欧阳春发，等．非异氰酸酯聚氨酯的最新研究进展［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１５，３０（１）：５－８．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－１９０２．２０１５．０１．００２．ＹＵＡＮＹ，ＷＡＮＧＱ，ＯＵＹＡＮＧＣＦ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．ＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１５，３０（１）：５－８．［１６］ＨＡＬＩＭＡＫ，ＳＡＪＩＤＩ，ＭＯＨＤＩ，ｅｔａｌ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃ⁃ｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ：ａｇｒｅｅｎｅｒｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＣｏａｔｉｎｇｓ，２０２１，１５４：１０６１２４．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｒｇｃｏａｔ．２０２０．１０６１２４．［１７］ＣＯＲＮＩＬＬＥＡ，ＤＷＯＲＡＫＯＷＳＫＡＳ，ＢＯＧＤＡＬＤ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗｗａｙｏｆｃｒｅａｔｉｎｇｃｅｌｌｕｌａｒｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓ：ＮＩＰＵｆｏａｍｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，６６：１２９－１３８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｕｒｐｏｌｙｍｊ．２０１５．０１．０３４．［１８］ＦＩＧＯＶＳＫＹＯ，ＳＨＡＰＯＶＡＬＯＶＬ，ＬＥＹＫＩＮＡ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄ⁃ｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＬｅｔｔｅｒｓｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙＰｈｙｓｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎｏｍｙ，２０１２，３０（４）：２５６－２６３．［１９］贺文媛，顾尧．非异氰酸酯聚氨酯的研究进展及应用［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１１，２６（１）：１－４．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－１９０２．２０１１．０１．００１．ＨＥＷＹ，ＧＵＹ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｎｉｓｏｃｙａ⁃ｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１１，２６（１）：１－４．［２０］ＭＡＬＩＫＭ，ＫＡＵＲＲ．ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮＩＰＵｂｙｔｈｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｏｆｃａｎｏｌａｏｉｌｕｓｉｎｇｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔ５，１０，１５⁃ｔｒｉｓ（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｃｏｒｒｏｌａｔｏ⁃Ｍａｎｇａｎｅｓｅ（Ⅲ）ｃｏｍｐｌｅｘａｓｎｏｖｅｌｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒｓｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２０１８，２９（３）：１０７８－１０８５．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐａｔ．４２１９．［２１］ＣＨＥＮＸＹ，ＸＩＸＤ，ＰＩＺＺＩＡ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｄｅｎｓｅｄｔａｎｎｉｎｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＮＩＰＵ）ｒｉｇｉｄｆｏａｍｓｂｙａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｌｏｗｉｎｇ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２０２０，１２（４）：７５０．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｐｏｌｙｍ１２０４０７５０．［２２］ＸＩＸＤ，ＰＩＺＺＩＡ，ＧＥＲＡＲＤＩＮＣ，ｅｔａｌ．Ｇｌｕｃｏｓｅ⁃ｂｉｏｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉ⁃ｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｉｇｉｄｆｏａｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｎｅｗａｂｌｅＭａ⁃ｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，７（３）：３０１－３１２．ＤＯＩ：１０．３２６０４／ｊｒｍ．２０１９．０４１７４．［２３］ＪＡＭＥＳＨＣ，ＴＨＯＭＡＳＪＦ，ＩＡＮＤＶＩ，ｅｔａｌ．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｓｅｌｆ⁃ｂｌｏｗｉｎｇｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｓｆｒｏｍｌｙｓｉｎｅａｎｄｓｏｒｂｉｔｏｌ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１８，２０１８（３１）：４２６５－４２７１．ＤＯＩ：１０．１００２／ｅｊｏｃ．２０１８００６６５．［２４］ＫＥＪＸ，ＬＩＸＹ，ＷＡＮＧＦ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ／ｅｐｏｘｙｈｙｂｒｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍａＣＯ２⁃ｓｏｕｒｃｅｄｍｏｎｏｍｅｒａｎｄｅｐｏｘｙｖｉａａｎｅｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌｌｙ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙｒｏｕｔｅ［Ｊ］．ＲＳＣＡｄｖａｎｃｅｓ，２０１７，７（４６）：２８８４１－２８８５２．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｃ７ＲＡ０４２１５Ａ．［２５］ＫÉＢＩＲＮ，ＮＯＵＩＧＵＥＳＳ，ＭＯＲＡＮＮＥＰ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙ⁃ｃｏｌ）ｐｒｅｐａｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｒａｎｓｕｒｅｔｈａｎｉｚａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１７，１３４（４５）：４４９９１－４４９９９．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｐｐ．４４９９１．［２６］王芳，阮家声，张宏元，等．一种非异氰酸酯聚氨酯的合成与表征［Ｊ］．粘接，２００８，２９（６）：６－１０．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５９２２．２００８．０６．００２．ＷＡＮＧＦ，ＲＵＡＮＪＳ，ＺＨＡＮＧＨＹ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｋｉｎｄｏｆｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．ＡｄｈｅｓｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ，２００８，２９（６）：６－１０．［２７］ＰＯＵＳＳＡＲＤＬ，ＭＡＲＩＡＧＥＪ，ＧＲＩＧＮＡＲＤＢ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａ⁃ｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｆｒｏｍｃａｒｂｏｎａｔｅｄｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｕｓｉｎｇｍｏｎｏｍｅｒｉｃｏｒｏｌｉｇｏｍｅｒｉｃｄｉａｍｉｎｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｒｍｏｓｅｔｓｏｒｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１６，４９（６）：２１６２－２１７１．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓ．ｍａｃｒｏｍｏｌ．５ｂ０２４６７．［２８］冯月兰，王军威，亢茂青，等．环氧大豆油和ＣＯ２合成环状碳酸酯及ＮＩＰＵ的研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１７，３２（１）：１２－１５．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－１９０２．２０１７．０１．００６．ＦＥＮＧＹＬ，ＷＡＮＧＪＷ，ＫＡＮＧＭＱ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｃｙ⁃ｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｒｏｍＥＳＢＯａｎｄＣＯ２［Ｊ］．ＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１７，３２（１）：１２－１５．［２９］ＤＯＬＥＹＳ，ＳＡＲＭＡＨＡ，ＳＡＲＫＡＲＣ，ｅｔａｌ．Ｉｎｓｉｔｕｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂｉｏ⁃ｂａｓｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ⁃ｂｌｅｎｄ⁃ｅｐｏｘｙｈｙｂｒｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｖｉａｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｒｏｕｔｅ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１８，６７（８）：１０６２－１０６９．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐｉ．５６１２．［３０］ＲＯＫＩＣＫＩＧ，ＰＡＲＺＵＣＨＯＷＳＫＩＰＧ，ＭＡＺＵＲＥＫＭ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙ⁃ａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ：ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒｓｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２０１５，２６（７）：７０７－７６１．ＤＯＩ：１０．１００２／ｐａｔ．３５２２．［３１］ＳＴＡＣＨＡＫＰ，ŁＵＫＡＳＺＥＷＳＫＡＩ，ＨＥＢＤＡＥ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔａｄ⁃ｖａｎｃｅｓｉｎｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ⁃ｂａｓｅｄｃｏｍ⁃ｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），２０２１，１４（１３）：３４９７．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｍａ１４１３３４９７．［３２］ＦＩＧＯＶＳＫＹＯＬ，ＳＨＡＰＯＶＡＬＯＶＬＤ．Ｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎａｍｉｎｏ⁃ｃｙｃｌｏｃａｒｂｏｎａｔｅｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．ＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＳｙｍｐｏｓｉａ，２００２，１８７（１）：３２５－３３２．ＤＯＩ：１０．１００２／１５２１－３９００（２００２０９）１８７：１＜３２５：ＡＩＤ－ＭＡＳＹ３２５＞３．０．ＣＯ；２－Ｌ．［３３］ＦＩＧＯＶＳＫＹＯ，ＳＨＡＰＯＶＡＬＯＶＬ，ＢＵＳＬＯＶＦ．Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔａｎｄｔｈｅｒｍｏｓｔａｂｌｅｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅＣｏａｔｉｎｇｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰａｒｔＢ：ＣｏａｔｉｎｇｓＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２００５，８８（１）：６７－７１．ＤＯＩ：１０．１００７／ＢＦ０２６９９７１０．［３４］ＷＡＮＧＣ，ＷＵＺ，ＴＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｙ⁃ｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓａｎｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｕｎｄｅｒａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＣｏａｔｉｎｇｓ，２０１９，１２７：３５９－３６５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｐｏｒｇｃｏａｔ．２０１８．１１．０４０．５２林业工程学报第８卷［３５］刘波，周莉，赵彦芝，等．非异氰酸酯聚氨酯⁃环氧树脂涂膜的制备及性能研究［Ｊ］．精细化工，２０１０，２７（７）：６３９－６４１．ＤＯＩ：１０．１３５５０／ｊ．ｊｘｈｇ．２０１０．０７．０１６．ＬＩＵＢ，ＺＨＯＵＬ，ＺＨＡＯＹＺ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＮＩＰＵ⁃ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｓ［Ｊ］．ＦｉｎｅＣｈｅｍｉｃａｌｓ，２０１０，２７（７）：６３９－６４１．［３６］ＧＯＭＥＺ⁃ＬＯＰＥＺＡ，ＥＬＩＺＡＬＤＥＦ，ＣＡＬＶＯＩ，ｅｔａｌ．Ｔｒｅｎｄｓｉｎｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＮＩＰＵ）ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ），２０２１，５７（９２）：１２２５４－１２２６５．ＤＯＩ：１０．１０３９／ｄ１ｃｃ０５００９ｅ．［３７］陈云龙．非异氰酸酯聚氨酯泡沫的应用及进展［Ｊ］．科技创新导报，２０１８，１５（２７）：１０８，１１０．ＤＯＩ：１０．１６６６０／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０９８Ｘ．２０１８．２７．１０８．ＣＨＥＮＹＬ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅ⁃ｔｈａｎｅｆｏａｍ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ，２０１８，１５（２７）：１０８，１１０．［３８］ＴＡＭＡＭＩＢ，ＳＯＨＮＳ，ＷＩＬＫＥＳＧＬ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉ⁃ｏｘｉｄｅｉｎｔｏｓｏｙｂｅａｎｏｉｌａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｏｆｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌ⁃ｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２００４，９２（２）：８８３－８９１．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｐｐ．２００４９．［３９］马超，李国荣．以可再生资源为原料的环氧⁃非异氰酸酯聚氨酯杂化涂料的制备［Ｊ］．涂料工业，２０１３，４３（７）：４７－５１．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４３１２．２０１３．０７．０１１．ＭＡＣ，ＬＩＧＲ．Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｅｐｏｘｙ⁃ＮＩＰＵｈｙｂｒｉｄｃｏａｔｉｎｇｂｙｕｓｉｎｇｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．Ｐａｉｎｔ＆ＣｏａｔｉｎｇｓＩｎｄｕｓｔｒｙ，２０１３，４３（７）：４７－５１．［４０］ＹＡＮＧＸＸ，ＷＡＮＧＳＢ，ＬＩＵＸＸ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓｆｒｏｍｅｐｏｘｙｓｏｙｂｅａｎｏｉｌ：ｄｕａｌｄｙｎａｍｉｃｎｅｔｗｏｒｋｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｓｅｌｆ⁃ｈｅａｌｉｎｇａｎｄｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｄｅｒｍｉｌｄｃｏｎ⁃ｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＧｒｅｅｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０２１，２３（１７）：６３４９－６３５５．ＤＯＩ：１０．１０３９／Ｄ１ＧＣ０１９３６Ｈ．［４１］ＨＡＮＩＦＦＡＭＡＣＭ，ＣＨＩＮＧＹＣ，ＣＨＵＡＨＣＨ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅ⁃ｓｉｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｏｌｖｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｐｈｅｎｏｍ⁃ｅｎａｏｆＪａｔｒｏｐｈａｃｕｒｃａｓｏｉｌｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２０１７，９（５）：１６２．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｐｏｌｙｍ９０５０１６２．［４２］ＹＵＡＺ，ＳＥＴＩＥＮＲＡ，ＳＡＨＯＵＡＮＩＪＭ，ｅｔａｌ．Ｃａｔａｌｙｚｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＮＩＰＵ）ｃｏａｔｉｎｇｓｆｒｏｍｂｉｏ⁃ｂａｓｅｄｐｏｌｙ（ｃｙｃｌｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓ）［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＲｅ⁃ｓｅａｒｃｈ，２０１９，１６（１）：４１－５７．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１１９９８－０１８－０１３５－７．［４３］ＬＥＥＡ，ＤＥＮＧＹＬ．Ｇｒｅｅｎｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｒｏｍｌｉｇｎｉｎａｎｄｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｔｈｒｏｕｇｈｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒ⁃ｎａｌ，２０１５，６３：６７－７３．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｕｒｐｏｌｙｍｊ．２０１４．１１．０２３．［４４］ＴＨÉＢＡＵＬＴＭ，ＰＩＺＺＩＡ，ＥＳＳＡＷＹＨＡ，ｅｔａｌ．Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｆｒｅｅｃｏｎｄｅｎｓｅｄｔａｎｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，６７：５１３－５２６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｕｒｐｏｌｙｍｊ．２０１４．１０．０２２．［４５］ＦＩＧＯＶＳＫＹＯＬ．Ｈｙｂｒｉｄｎｏｎｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｎｅｔｗｏｒｋｐｏｌ⁃ｙｍｅｒｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｍｅｄｔｈｅｒｅｆｒｏｍ［Ｐ］．ＵＳ：ＵＳ６１２０９０５，２０００－０９－１９．［４６］ＣＯＲＮＩＬＬＥＡ，ＭＩＣＨＡＵＤＧ，ＳＩＭＯＮＦ，ｅｔａｌ．Ｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌａｎｄａｄｈｅｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅ⁃ｆｒｅｅｐｏｌｙ（ｈｙｄｒｏｘｙｕｒｅｔｈａｎｅ）［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０１６，８４：４０４－４２０．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｕｒｐｏｌｙｍｊ．２０１６．０９．０４８．［４７］ＸＩＸＤ，ＰＩＺＺＩＡ，ＤＥＬＭＯＴＴＥＬ．Ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ⁃ｆｒｅｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄａｄｈｅｓｉｖｅｓｆｒｏｍｍｏｎｏ⁃ａｎｄｄｉ⁃ｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙ⁃ｍｅｒｓ，２０１８，１０（４）：４０２．ＤＯＩ：１０．３３９０／ｐｏｌｙｍ１００４０４０２．［４８］ＸＩＸＤ，ＷＵＺＧ，ＰＩＺＺＩＡ，ｅｔａｌ．Ｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｄｈｅｓｉｖｅｆｒｏｍｓｕｃｒｏｓｅｕｓｅｄｆｏｒｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄ［Ｊ］．ＷｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，５３（２）：３９３－４０５．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００２２６－０１９－０１０８３－２．［４９］ＣＨＥＮＸＹ，ＰＩＺＺＩＡＰ，ＦＲＥＤＯＮＥ，ｅｔａｌ．Ｌｏｗｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａ⁃ｔｕｒｅｔａｎｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＮＩＰＵ）ｗｏｏｄａｄ⁃ｈｅｓｉｖｅｓ：ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｈｅｓｉｏｎａｎｄＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，２０２１，１１２：１０３００１．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｉｊａｄｈａｄｈ．２０２１．１０３００１．［５０］ＳＡＲＡŽＩＮＪ，ＰＩＺＺＩＡ，ＡＭＩＲＯＵＳ，ｅｔａｌ．Ｏｒｇａｎｏｓｏｌｖｌｉｇｎｉｎｆｏｒｎｏｎ⁃ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｂａｓｅｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ（ＮＩＰＵ）ａｓｗｏｏｄａｄｈｅｓｉｖｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｎｅｗａｂｌｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２１，９（５）：８８１－９０７．ＤＯＩ：１０．３２６０４／ｊｒｍ．２０２１．０１５０４７．（责任编辑㊀李琦）６２。
聚氨酯材料的制备及性能与应用研究
聚氨酯材料的制备及性能与应用研究一、聚氨酯材料概述聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是由异氰酸酯和多元醇发生反应，在其分子中引入尿素或醚基团构成的高分子聚合物。
聚氨酯由于其良好的物理性质与化学性质，在工程、建筑和医疗等领域得到广泛应用。
二、聚氨酯材料制备1. 异氰酸酯和多元醇的选择异氰酸酯和多元醇的选择对聚氨酯材料的性能有着至关重要的影响。
在选择异氰酸酯时需要考虑其活性、反应速率、热稳定性、耐光性等因素；在选择多元醇时需要考虑它的分子量、官能团类型、亲水性等因素。
2. 反应条件的控制聚氨酯反应条件的控制对产品的性质以及经济效益有着重要作用。
在反应条件的选择过程中，需要考虑反应温度、反应时间、催化剂类型、反应物比例、混合方式等因素。
3. 材料特性的调整为了改善聚氨酯材料的特性，可以通过调整材料配比、添加助剂、调整回流条件等方法来实现。
例如，通过加入填料、改变链延长剂用量等方法，可以改变聚氨酯的硬度、弹性模量、断裂韧性等性能参数。
三、聚氨酯材料的性能1.力学性能聚氨酯材料的力学性能通常被描述为其硬度、弯曲弹性模量、拉伸强度和断裂韧性等参数。
聚氨酯材料的硬度范围很大，可以从非常柔软的泡沫材料到非常硬的塑料材料。
不同硬度的聚氨酯可以适应不同的应用场景。
2. 热稳定性聚氨酯具有较好的热稳定性。
根据聚氨酯材料的配方和制备条件不同，其耐高温性能范围从-50℃到200℃以上不等。
热稳定性较好的聚氨酯可以应用于高温环境下的产品制造。
3.化学耐受性聚氨酯材料具有很好的化学耐受性，能够抵御多种化学物质的侵蚀。
聚氨酯泡沫材料可以制成防水材料，在建筑和船舶等领域内使用广泛。
四、聚氨酯材料的应用1. 工程领域聚氨酯在工程领域有着广泛的应用。
例如，制造聚氨酯保温层和防水材料，用于能源建设、隧道、工业厂房等领域；制造弹性垫片和齿轮，用于振动和噪音减震。
2. 医疗领域由于聚氨酯材料具有良好的生物相容性，因此在医疗领域有着广泛的应用。
新型非异氰酸酯聚氨酯树脂的制备及性能
新型非异氰酸酯聚氨酯树脂的制备及性能摘要：1937年，拜耳法利用异氰酸酯和多元醇的氢转移助剂制备聚氨酯，具有优良的力学性能、热性能、可加工性、生物相容性、生物降解性、结构调节灵活性，以多种形式广泛应用于医药、医疗、交通、航天、国防等诸多领域但异氰酸酯毒性很强，在生产和使用过程中会对操作人员和环境造成危害，目前仍采用胺-光气路线生产异氰酸酯，在生产和使用过程中，这种路线非常危险，会产生大量的废弃物，对环境造成严重污染。
不仅如此，异氰酸酯对环境非常敏感，在聚氨酯加工中，环境中的水分往往会对产品性能产生负面影响。
关键词：新型非异氰酸酯聚氨酯树脂；制备；性能引言聚氨酯（PUs）是目前生活和商业中最常用的聚合物材料之一，已成为世界第五大工程塑料产品，由于其耐气候、耐化学性、优异的表面保护性能、耐磨性等特点，已广泛用于保温材料、涂料、弹性体、粘合剂、密封剂及生物医学材料制备等领域。
传统的聚氨酯由多元醇与异氰酸酯为原料制备。
制备过程中必须使用毒性较大的异氰酸酯，而异氰酸酯主要由剧毒的光气来制造。
除此之外，制备传统聚氨酯的其他原料均来石油基原料，都是不可再生的物质。
传统聚氨酯材料不易降解，对聚氨酯废料的处理带来很大的实际困难。
采用填埋法处理聚氨酯，聚氨酯会经历漫长的水解过程，并且产生有毒的氨气；采用燃烧法处理，在燃烧过程中同样会产生有毒物质，对人体和周围环境带来危害。
因此，为了克服传统聚氨酯的这些缺点，研究人员已经转向利用绿色和可持续的原料作为石油基原料的替代品。
非异氰酸酯聚氨酯（Non-isocyanate poly urethane，NIPU）是利用环状碳酸酯、胺类化合物、多元醇为原料合成的，其制备过程不需要异氰酸酯。
它是一种环保、应用价值高、可代替传统聚氨酯的新型环保材料。
由于非异氰酸酯聚氨酯含有分子内氢键，增强了其分子间的作用力，使得其具有优异耐热性和耐化学介质性。
非异氰酸酯聚氨酯可应用到涂料、胶黏剂、泡沫、生物医学材料制备等领域，作为传统聚氨酯潜在替代品，已成为目前研究和重点研发的对象。
非异氰酸酯聚氨酯的合成及其动力学
非异氰酸酯聚氨酯的合成及其动力学曾泽;钟荣;冯英锋【摘要】以4,4'-二胺基二环己基甲烷(PACM)和碳酸丙烯酯(PC)为原料,合成了非异氰酸酯聚氨酯PACC,通过红外、核磁共振对其进行了表征.同时研究了4,4'-二胺基二环己基甲烷和碳酸丙烯酯合成PACC的反应动力学,发现PACM/PC体系的反应级数为1982,表观活化能为3391 kJ/mol,指前因子为1064 min.-1.当反应温度为120 ℃时,体系的转化率可达801%.%With 4,4'-2 amino dicyclohexyl methane (PACM) and propylene carbonate (PC) as raw materials, nonisocyanate polyurethane PACC was synthesized, and characterized by FT-IR and 1HNMR.Synthesis kinetics of 4,4'-2 amino dicyclohexyl methane(PACM) and propylene carbonate (PC) have been studied.The results showed that the order of reaction was 1.982, the apparent activation energy was 33.91 kJ/mol and the preexponential factor was 1.064 min-1 of the PACM/PC system.The reagents was heated to 120 ℃, the production yield could reach 80.1%.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)018【总页数】5页(P149-153)【关键词】非异氰酸酯聚氨酯;合成;表征;动力学【作者】曾泽;钟荣;冯英锋【作者单位】南昌航空大学环境与化学工程学院,南昌 330063;南昌航空大学环境与化学工程学院,南昌 330063;南昌航空大学环境与化学工程学院,南昌 330063【正文语种】中文【中图分类】O631.53随着经济的发展，人们对于环境保护的意识逐渐加强，传统以异氰酸酯为原料合成的聚氨酯受到各种限制，于是人们开始寻求新的替代品以满足实际需求。
非异氰酸酯路线合成聚羟氨酯的研究
非异氰酸酯路线合成聚羟氨酯的研究由非异氰酸酯路线合成聚氨酯，避免使用有毒、难运输和贮存的异氰酸酯，是聚氨酯的绿色合成路线，属于高分子合成化学的前沿课题。
本文报道了一种由双环碳酸酯与二元胺加成聚合制备聚羟氨酯的新路线，其中双环碳酸酯是由含双环氧基团的环氧树脂与二氧化碳（CO2）在双金属氰化络合物与季铵盐组成的二元催化剂催化下高效偶合反应得到。
双环碳酸酯在季铵盐催化下与二元胺加成聚合，得到聚羟氨酯。
由此提供了一条以环氧树脂、CO2和二元胺为原料合成聚羟氨酯的新途径。
标签：二氧化碳；聚氨酯；非异氰酸酯；双金属氰化络合物聚氨酯（Polyurethane，PU）是一种极其重要的基础高分子材料。
因聚氨酯具有高强度、高耐磨、耐低温等优良性能，且加工成型方便，可制成弹性体、发泡材料、胶粘剂等，广泛应用于汽车制造、电子电器、建筑、轻工等领域。
但是聚氨酯一般是由二（或多）元醇与异氰酸酯反应而得，需用有毒的、贮运不便的异氰酸酯，加之异氰酸酯一般由剧毒的光气制造，因而现有聚氨酯工业的产业链存在巨大的环境和健康风险。
随着社会发展和人们对环境保护的日益关注，发展环境友好的、安全的非异氰酸酯制备聚氨酯的工艺路线成为当前高分子合成化学研究的热点。
其中以二氧化碳（CO2）为原料，与环氧化物偶合合成多环碳酸酯、然后再与二元胺反应制备聚氨酯的途径近年来受到科技工作者的广泛关注[1～4]。
另一方面，CO2是一种大气污染物，是导致温室效应和全球变暖的关键排放物之一。
因而以CO2为合成原料，既可实现CO2的有效利用，又减排了CO2，对推动经济、社会的可持续发展具有重要意义[5]。
由CO2与单环氧化物偶合反应制备环碳酸酯的方法已在工业上应用，所得产品可用作低毒的极性非质子溶剂和反应中间体。
但迄今为止关于催化多官能团的环氧化合物（或环氧树脂）与CO2偶合反应的报道很少，少数几个例子是在极性溶剂如四氢呋喃、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮等存在下，以卤化锂为催化剂催化二（多）环氧化合物如双酚A二缩水甘油醚、聚（丙烯酸缩水甘油醚）等与CO2偶合反应，可选择性的合成得到相应的多环碳酸酯[6]，然后再与二元胺反应，制得不同结构的聚羟氨酯。
由碳酸二甲酯合成异氰酸酯
收稿日期:2009203226 通讯联系人:王胜平,Tel :022*********;E 2mail :spwang @文章编号:100128719(2010)0420648209由碳酸二甲酯合成异氰酸酯史 芸1,张广林2,王胜平1,马新宾1(1.天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072;2.河北工业大学化工学院,天津300130)摘要:异氰酸酯是一种重要的有机中间体,是生产聚氨酯的主要原料。
碳酸二甲酯法合成异氰酸酯是采用碳酸二甲酯(DMC )代替光气与胺类发生甲氧羰基化反应合成氨基甲酸酯,氨基甲酸酯再分解生成异氰酸酯的工艺方法。
该法具有无毒、无污染、原子经济性高的优点,符合绿色化工的发展趋势,是一条极具发展前景的非光气法合成异氰酸酯的工艺路线。
笔者着重介绍了利用碳酸二甲酯为原料合成二苯甲烷二异氰酸酯(MDI )、2,42甲苯二异氰酸酯(TDI )、1,62六亚甲基二异氰酸酯(HDI )等几种重要异氰酸酯的工艺研究与技术进展。
关 键 词:异氰酸酯;碳酸二甲酯;二苯甲烷二异氰酸酯;2,42甲苯二异氰酸酯;1,62六亚甲基二异氰酸酯中图分类号:TQ323.8 文献标识码:A doi :10.3969/j.issn.100128719.2010.04.028SY NTHESIS OF ISOCYANATES FR OM D IMETH YLCARBONATESHI Yun 1,ZHAN G Guanglin 2,WAN G Shengping 1,MA Xinbin 1(1.Key L aboratory f or Green Chemical Technolog y of Mi nist ry of Education ,School of Chemical Engi neeri ng and Technolog y ,Tianj in Universit y ,Tianj in 300072,China;2.S chool of Chemical Engineering &Technolog y ,Hebei Universit y of Technology ,Tianj in 300130,China )Abstract :Isocyanate ,as an important organic intermediate ,is t he primary material of p roducing polyuret hane.Utilizing dimet hyl carbonate as t he substit ute of p hosgene ,t he synt hesis of isocyanate includes two step s ,which are t he met hoxycarbonylation of amines wit h dimet hyl carbonate to p roduce carbamates and t he decompo sition of carbamates to obtain isocyanate.Due to non 2toxicity ,non 2pollution and high 2atom economy ,t his met hod is a well p romising route to synt hesize isocyanate ,which greatly accorded wit h t he develop ment t rend of green chemical indust ry.In t his paper t he p rocess research and technological progress of synt hesis of several important isocyanates f rom dimet hyl carbonate ,such as met hylene dip henyl diisocyanate ,2,42toluene diisocyanate ,1,62hexamet hylene diisocyanate and so on are emp hatically int roduced.K ey w ords :isocyanates ;dimet hyl carbonate ;met hylene dip henyl diisocyanate ;2,42toluene diisocyanate ;1,62hexamet hylene diisocyanate 有机异氰酸酯是一类重要的化合物,在聚氨酯工业、涂料工业、染料、黏合剂以及农药等高分子材料的合成中,得到了广泛的应用[1]。
非异氰酸酯聚氨酯的合成
硕士学位论文
非异氰酸酯聚氨酯的合成
姓名:汪猛
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:顾尧
20090612
非异氰酸酯聚氨酯的合成
工新型材料2008,36(6)
以天然可再生资源大豆油的环氧化产物(ESBO)和CO2为原料,四丁基溴化铵为催化剂,通过环加成反应合成大豆油五元环状碳酸酯(CSBO),考察了反应条件对该过程的影响,对产物进行了结构表征.然后用所合成的大豆油五元环状碳酸酯与脂肪族伯胺反应生成非异氰酸酯聚氨酯(NIPU),研究了不同环氧大豆油转化率对其成片机械性能的影响.
3.NIPU的合成及与环氧树脂共混材料的研究<br>
以CSBO和二元脂肪族伯胺为原料,合成出非异氰酸酯聚氨酯,考察了ESBO转化率对NIPU制品机械性能的影响,发现在合适的ESBO转化率下制品的机械性能最高,而非完全转化时最好,因此可在温和条件下合成所需转化率的CSBO。<br>
为了拓展NIPU的种类及应用范围,我们将E-51环氧树脂与大豆油五元环状碳酸酯共混,二元伯胺类作为固化剂生成混合型非异氰酸酯聚氨酯,其材料的机械性能得到很大改善;用扫描电镜观察微观结构,发现共混材料可形成相分离结构,讨论了微观结构对性能的影响。
5.期刊论文王芳.阮家声.张宏元.秦超.WANG Fang.RUAN Jia-sheng.ZHANG Hong-yuan.QIN Chao一种非异氰酸酯
聚氨酯的合成与表征-粘接2008,29(6)
以环氧树脂E-44为原料合成了环碳酸酯,再与脂肪族伯胺反应合成了非异氰酸酯聚氨酯.利用FT-IR、1H-NMR对产物结构进行了表征.探讨了原料处理方法、溶剂及其用量、催化剂、反应温度、反应时间等因素对非异氰酸酯聚氨酯的影响,优化了合成工艺.
羰基化法及其他方向制备异氰酸酯方法探究
38一、目前羰基化法合成异氰酸酯的研究基本有一步法和二步法两种一步法的羰基化最早是由美国氰胺公司于1963年提出，该法使用硝基苯和CO为原料，在铑系催化剂、三氯化铁或其他路易斯酸共催化剂作用下，于190℃和约20MPa高压下反应，可获得收率35％的苯基异氰酸酯。
使用二硝基甲苯和CO，在钯、铑等的氯化物及其络合物，铬、钼、锰等卤化物和氧化物存在下，于190～220℃和20～30MPa下反应，也可以获得甲苯二异氰酸酯，收率最高可达50％～60％。
对于羰基法，目前研究较多的是二步法工艺，即使用硝基化合物和一氧化碳在醇类化物存在和高温、高压下反应，首先生产氨基甲酸酯，然后使氨基甲酸酯进行热分解，即可生成异氰酸酯和相应的醇：将二硝基甲苯、乙醇、Pd/Al 2O 3、FeCl 3、助催化剂等放入高压反应釜，加人定量的一氧化碳，在7～12MPa压力下加温至106～190℃进行反应，数小时后冷却、过滤、结晶，得到甲苯二氨基甲酸乙酯，中间体在200℃以上的温度下进行催化热分解，获得TDI，且收率可超过90％。
二、其他合成新动向由于光气剧毒性质，对非光气合成异氰酸酯方法的摸索一直都没有停止过，除上节描述的羰基法外，尚有许多方法，在此做简单介绍。
Eni Chem公司曾介绍了使用碳酸二甲酯代替光气制备TDI的方法:该法使用2，4-，2，6-二氨基甲苯为基础原料，使用碳酸二甲酯(DMC)代替剧毒光气作为亲核反应中心，当DMC的羰基受到亲核攻击时，酰基-氧键断裂生成羰基化合物一一甲苯二氨基甲酸甲酯(TDU)，该中间体经提纯处理后热解生成TDI和甲醇:甲苯二胺与过量的碳酸二甲酯以13:1的比例混合，以醋酸锌为催化剂，在160~175℃和0.25M P a 压力下反应3.5h，获得TDU中间体，粗TDU在130℃下被溶解在7.5mg/L磷酸的碳酸二甲酯中，处理2h后脱除催化剂，然后蒸馏脱除碳酸二甲酯。
中间体TDU在低压和超过450℃的高温下进行热解，可获得TDI 产品。
CO还原法生产TDI(甲苯二异氰酸酯)技术设计赵强
CO还原法生产TDI（甲苯二异氰酸酯）技术设计赵强TDI（甲苯二异氰酸酯）是一种重要的化工中间体，广泛应用于聚氨酯、涂料、染料、医药等领域。
而CO还原法是生产TDI的重要工艺之一，赵强是一位在CO还原法生产TDI技术设计方面有着丰富经验的专家。
下面将从CO还原法的工艺原理、技术特点以及赵强在该领域的贡献等方面进行介绍。
一、CO还原法的工艺原理CO还原法是利用甲苯和氢气在催化剂作用下，进行氧化还原反应，制备TDI的工艺。
具体反应过程如下：甲苯 + 氢气→ 二甲苯二甲苯 + 氢气 + 氮气 + 碳氧化合物→ TDI在反应过程中，催化剂起着至关重要的作用，可以提高反应速率，减少副反应的发生，并且对反应产物的分布以及品质都有明显影响。
催化剂的选择和使用是CO还原法生产TDI 工艺中非常重要的一环。
二、CO还原法的技术特点1. 高效节能：CO还原法生产TDI工艺具有反应速率快、产率高、能源消耗低等特点，可以显著提高生产效率，降低生产成本。
2. 原料丰富：甲苯是CO还原法生产TDI的主要原料之一，而且甲苯的原料来源广泛，价格相对较低，可以保障原料供应的稳定性。
3. 产品质量优异：通过CO还原法生产的TDI产品，具有纯度高、杂质少、性能稳定等优点，能够满足各种工业领域的需求。
三、赵强在CO还原法生产TDI技术设计方面的贡献赵强是一位在CO还原法生产TDI技术设计领域有着丰富经验的专家，他在该领域的贡献主要表现在以下几个方面：1. 技术创新：赵强对CO还原法生产TDI的工艺流程进行了深入研究和实践，提出了一系列的技术创新方案，使得生产工艺更加优化、稳定，产品质量得到了明显提升。
2. 设备改进：赵强在CO还原法生产TDI的设备研发和改进方面做出了积极的探索和实践，引进了先进的生产设备和技术，提高了生产效率和品质稳定性。
3. 质量控制：赵强在TDI生产过程中，注重对质量控制的重要性，建立了完善的质量管控体系，有效的降低了产品的次品率，提高了生产效益。
非异氰酸酯聚氨酯涂料的制备及性能研究
25
36
12
表 4 非异氰酸酯聚氨酯涂料物性指标
P4
17108
Table 4 The physica l property index of non isocyana te polyu2 re than e
P5
20100
配方 项目
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
具体合成工艺如下 :按配方将苯乙烯 、丙烯酸丁酯 、甲基 黏度 (涂 - 4杯 , 25 ℃) / s 14162 14155 14109 14161 13178
聚氨酯材料由于其优异性能现广泛地应用于涂料 、胶粘 剂 、弹性体 、泡沫材料等工业领域 [1 - 2 ] 。但传统聚氨酯生产中 使用了多异氰酸酯 ,这不符合安全 、环保 、资源节约型的发展 方向 。
非异氰酸酯聚氨酯 (N IPU ) 在制备过程中不使用高毒性 和湿敏性的多异氰酸酯 ,且其分子结构弥补了常规聚氨酯分 子中的弱键结构 ,因此 ,将其应用于涂料作主要成膜物 ,应具 有更好的耐化学性能和力学性能 [3 ] 。国外在用 N IPU 替代传 统聚氨酯方面取得了一定成果 [4 - 5 ] ,我国对 N IPU 研究较晚 , 但近年来也有部分研究报道 [6 - 8 ] 。
35
黄 禹等 :非异氰酸酯聚氨酯涂料的制备及性能研究
表 1 聚合物合成配方 Table 1 The syn thetic form ula tion of copolym ers
配方 w ( PCMA ) /
w /%
编号
%
MMA IBMA BA
St
表 3 不同配方聚合物配制成清漆中二乙烯三胺用量 Table 3 The usage of tr iethylene d iam ine in the prepara tion
非异氰酸酯聚氨酯材料的性能特点及应用
非异氰酸酯聚氨酯材料的性能特点及应用
杨惠弟
【期刊名称】《科技成果纵横》
【年(卷),期】2009(000)006
【摘要】@@ 近年来,随着人们环保、职业健康和安全方面意识的不断增强,聚氨酯工业也正向着适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展,发掘无毒无害的环保合成材料已成为当今聚氨酯合成的重要研究方向.
【总页数】2页(P65-66)
【作者】杨惠弟
【作者单位】太原工业学院应用化学系
【正文语种】中文
【相关文献】
1.非异氰酸酯聚氨酯材料的制备及其研究进展
2.非异氰酸酯聚氨酯材料的制备技术及应用研究进展
3.生物质基1,4-丁二异氰酸酯的制备及其在医用聚氨酯材料中的应用
4.非异氰酸酯聚氨酯材料在电泳涂料中的应用
5.非异氰酸酯聚氨酯材料在电泳涂料中的应用
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非异氰酸酯聚氨酯的制备与应用
非异氰酸酯聚氨酯的制备与应用樊庆春，胡芽，李文，吴科，张忍（武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室，湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室，武汉，430074）1937 年Bayer 利用异氰酸酯和多元醇的氢转移加成聚合制备出聚氨酯，由于其优良的力学性能、热性能、加工性、生物相容性、生物降解性和结构调控灵活，在医药、医疗、交通、航空航天、国防等诸多领域以不同形态得到广泛应用。
但是，异氰酸酯具有较强毒性，在生产和使用过程会给操作人员和环境造成危害，此外，目前异氰酸酯生产仍然采用“胺-光气”路线，生产和使用过程中危险性极大，同时产生大量废弃物，严重污染环境。
不仅如此，异氰酸酯对环境十分敏感，在加工聚氨酯的过程中环境中的湿气往往会对产品性能造成不利影响。
鉴于以上问题，非异氰酸酯聚氨酯（Nonisocyanate Polyurethane, 简称NIPU）受到广泛关注并呈现诱人的应用前景。
1 制备方法NIPU 是指不使用异氰酸酯为原料制备的聚氨酯，目前主要是采用环碳酸酯与多元胺制备，见式（1）。
1.1 环碳酸酯的制备NIPU 由环碳酸酯与多元胺反应而制得。
Garipov等研究了环碳酸酯与胺反应的动力学，认为首先是胺基进攻环碳酸酯中的羰基，形成四面体中间体，然后胺基进攻四面体中间体，脱除一个H+，发生分子内重排生成聚氨酯。
取代基R 的诱导效应以及取代基R' 和R'' 的体积决定环碳酸酯开环反应的位置与最终产物所占的比率。
当取代基R 上含有供电子基团时会降低羰基碳的正电性，从而降低了环碳酸酯的反应活性，取代基R 上含有吸电子基团时，羰基碳的正电性增加，利于胺基发生亲核反应。
合成环化碳酸酯的方法有：1）由表氯醇与强碱金属碳酸盐反应合成（] 式⑶）；2）由邻二醇转换制备[12]（式⑷）；3）由环氧化合物与二氧化碳反应合成（式⑸），后者是较有工业应用意义的合成方法。
1.2 多元胺另外一种制备非异氰酸酯聚氨酯的重要原料是多元胺，由于受到取代基的影响，脂肪族伯胺与环碳酸酯的反应速度较快，基本与脂肪族伯胺和环氧基团的反应速度相当，相比之下仲胺的反应速度则要慢得多，芳香胺由于苯环的吸电子作用需要在100 ℃ 以上方能够和环碳酸酯反应。
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的性质 ,故不能和胺直接化合成 N IPU ,但可以通 过反应使其变为环碳酸酯预聚物 ; 如含有碳碳双 键的环碳酸酯化合物可以通过聚合来增长其分子 链 ,如图 3所示为乙烯氰与 DOMA 共聚反应 ,发生 聚合反应的单体种类 、用量及反应条件会对产物 性能产生直接影响 ,因此可以根据所需产品性能 设计出合理的实验方案.
酸型 N IPU 和丙烯酸杂化型 N IPU 的方法.
5 非异氰酸酯聚氨酯的应用
3 胺类预聚物
胺类预聚物是合成 N IPU 的另一种原料 ,氨基 封端的聚醚 、脂肪族伯胺 、脂肪族胺类固化剂等在 反应中较为常用 ,如乙二胺 、二苯基甲烷二胺 、异 佛尔酮二胺 、jeffam ineT2403、D 22000等 [ 4 - 5 ].
聚氨酯作为一类具有高强度 、高耐磨性 、耐化 学性能优异的高分子材料 ,广泛地应用于涂料 、胶 粘剂 、弹性体等工业领域 [ 1 - 2 ] . 但传统聚氨酯生产 工艺中使用了危害人体健康 、造成环境污染的异 氰酸酯 ,这不符合新世纪人类聚氨酯工业朝安全 、 环保 、节能型方向发展的主旨. 20 世纪 90 年代欧 美一些国家开始致力于研发新型非异氰酸酯聚氨 酯 (N IPU )环保材料 ,并取得较大进展 [ 3 - 4 ] ,其中美 国 B iotech公司已在以色列建立了 N IPU 工业生产 基地 [ 5 ]. 非异氰酸酯聚氨酯合成不以异氰酸酯为 原料 ,且所合成的产物分子结构中弥补了常规聚 氨酯分子中的弱键结构 ,因此具有更好的抗化学 性能和力学性能 [ 6 ] ; Eurotech公司已经将这类新型 的聚氨酯进行商品化 ,应用于抗裂复合材料 、耐化 学涂层 ,以及密封剂等领域 [ 7 ].
除此以外 , N IPU 还可以应用于汽车制造 、建 筑工业 、航空航天工业 、日用品工业等各个领域.
图 5 N IPU 分子内氢键示意图 Fig. 5 D iagrammatic sketch of intra2molecular hydrogen bond
in N IPU
GURG IOLO 等 [ 23 ]用二乙烯三胺与 1, 32二 ( 2, 32环碳酸酯丙氧基 ) 222丙醇反应制备了一种交联 型黄色树酯 ,产品力学特性优良. F IGOV SKY等 [ 24 ] 报道了用含有环氧基的环碳酸酯预聚物与多元伯 胺预聚物交联化合 ,形成了一种互穿交联网络结 构的物质 ———杂化非异氰酸酯聚氨酯 ( HN IPU ). F IGOV SKY等 [ 25 ]研究了以 CO2 和环氧物质为原料 制备环碳酸酯低聚物 、星型 N IPU 和 HN IPU、丙烯
4 N IPU 合成研究
由非异氰酸酯聚氨酯合成原理可知 ,当用环 碳酸酯预聚物与胺反应时 ,会在产物主链上与 β 碳原子上的羟基形成分子内氢键 ,使分子结构更 加稳定 [ 6 ] ,如图 5 所示. 正是由于这一结构 ,使得 N IPU 材料的抗化学性能及力学性能比传统材料 优异.
非异氰酸酯聚氨酯具有与传统聚氨酯更加稳 定的化学结构 ,且降低了材料的渗透性 ,同时具有 更好的机械性能和抗化学性能 ,广泛用于涂料 、粘 合剂 、泡沫材料.
第20190卷年 第4月2期
广州大学学报 (自然科学版 )
Journal of Guangzhou University (Natural Science Edition)
文章编号 : 167124229 (2010) 02r. 2010
以 CO2 为原料制备非异氰酸酯聚氨酯的研究进展
(2)离子液体催化剂 :离子液体具有蒸气压低 、 毒性小 、热稳定性好及产物易分离等优点 [15 ]. 研究 者们还验证了胍类离子液体 、季磷型离子液体及复 合离子液体等在反应中良好的催化效果 [16].
(3)金属配合物催化剂 : 吡啶锌 、卟啉配体 、 SalenA l、磷 、钯等金属元素或其化合物的配合物均 可作为环碳化反应的催化剂. 施敏等采用有机金 属配合物和有机碱作为催化剂体系 ,化合产率较 高 . [ 16 - 17 ]
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第 2期
刘晓国等 :以 CO2 为原料制备非异氰酸酯聚氨酯的研究进展
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2. 1 二步法 2. 1. 1 CO2 与环氧化合物生成环碳酸酯化合物
TADA SH I等 [ 19 ]试验了甲基丙烯酸缩水甘油 酯单体分别与甲基丙烯酸甲酯和丙烯氰共聚产物 与 CO2 化合的实验 ,反应以溴化锂为催化剂 ,产率 均在 70%左右 ,如图 4所示.
图 4 GMA分别与 MMA、AN 的低聚物与 CO2 的化合反应 Fig. 4 The reaction of oligomers( respectively copolymerized by GMA and MMA , GMA and AN ) w ith carbon dioxide
1 非异氰酸酯聚氨酯合成原理
N IPU 是通过环碳酸酯预聚物与胺类预聚物
化合而成的. GAR IPOV 等 [ 10 ]对此反应的动力学进 行了研究 (图 1).
图 1 N IPU合成机理 Fig. 1 Synthetic mechanism s of N IPU
由于原子电负性的差异 ,反应第一步为胺对 羰基碳原子的亲核进攻 ,形成一种四面体中间体 (式 Ⅰ) ;反应第二步是胺分子对四面体中间体的 进攻 ,使 H +脱离 (式 Ⅱ) ;由于氮原子上高密度的 电子云 ,致使碳氧键断裂 ,烷氧离子迅速与 H + 结 合 ,形成产物.
刘晓国 , 黄 禹
(广州大学 化学化工学院 ,广东 广州 510006)
摘 要 : 综述了以温室气体 CO2 为原料合成非异氰酸酯聚氨酯 (N IPU )的反应原理及现阶段研究进展 ,讨论了 用一步法和二步法 CO2 制备环碳酸酯及其聚合物 ,并且概述了胺类预聚物的种类及研究成果. 最后介绍了此类 新型材料的合成新进展及应用领域 ,随着人们对环保型材料意识不断增强和对 N IPU 生产工艺研发的不断成 熟 , N IPU 必将成为聚氨酯工业的新亮点. 关键词 : 非异氰酸酯聚氨酯 ; CO2 ; 环碳酸酯 ; 研究进展 中图分类号 : TQ 323. 8 文献标志码 : A
图 2 CO2 与环氧物质反应制备环碳酸酯化合物 Fig. 2 Cyclocarbonate p repared by carbon dioxide and epoxide
催 化 剂 在 合 成 反 应 中 是 一 个 非 常 重 要 的 因 素 ,可应用于此反应中的催化剂主要有 :
( 1)季铵盐 : V INCEN ZO[ 13 ]用四丁基溴化胺和 四碘基溴化胺催化甲基丙烯酸缩水甘油酯与二氧 化碳的反应 ,转化率可达到 80% ～90% ; 朱培玉 等 [ 14 ]使用溴化四乙铵催化合成碳酸乙烯酯 ,虽然 温度压力较高 ,但转化率较高.
Eu ro tech 公司在非异酸酯聚氨酯的生产研发 上处于领先地位 ,已成功开发出可以代替常规聚 氨酯涂料的 N IPU;目前其还扩大了 HN IPU 产品 , 除了其独特的 HN IPU 硬性或丰硬性泡沫物外 ,还 包括油漆 、涂料 、密封剂及粘合剂用的环氧型和丙 烯酸型产品 [ 26 ] .
F IGOV SKY等 [ 27 ]用环碳酸酯齐聚物与胺类齐 聚物合成了一种新型的粘合剂 , F IGOVSKY将环 氧基与 环 氧 树 脂 混 合 后 用 胺 交 联 形 成 杂 化 型 N IPU 粘合剂 ,可使粘合剂的抗剪切强度提高 2 ～ 3倍 ,黏结强度提高 115 ～117 倍 ;此外 ,其冲击黏 度 、化学稳定性都得到增强.
国内郁维铭等 [ 21 ]发明了一项用骨架镍催化生 产脂肪族端氨基聚醚的方法 ,其反应转化率高 ,产 品质量较高. 宋建梅等 [ 22 ]以聚氧化丙烯 、光气为基 础原料 , 经过传统的低温 、高温两段法光气化反应 合成氯甲酸二酯 ,然后再与芳香多胺在合适的溶 剂和催化剂下反应 ,脱除溶剂后得到一种新型的 端胺基聚醚 ,该端胺基聚醚具有良好的可操作性.
6 前 景
N IPU 由于具有优良机械性能和无毒特性 ,近 年来已受到人们的广泛关注. 我国对 N IPU 研究起 步较晚 ,目前国内对于 N IPU 的合成研究也取得了 一些进展 ,但均处在实验室阶段 ,要达到工业化生 产还需要很长时间 [ 28 ]. 但我国是一个聚氨酯材料 大国 , N IPU 发展空间广阔. 随着生产工艺的不断 成熟 , CO2 固定技术的不断完善 , N IPU 必将成为我 国聚氨酯工业新亮点 ,而以温室气体 CO2 为原料 的制备工业化生产也必将受到人们的青睐.
2 环碳酸酯预聚物合成
以 CO2 和环氧化合物或其预聚物作为主要原 料合成环碳酸酯预聚物有 2 种较为常用的方法 , 即二步法和一步法 ,以下将分别介绍.
收稿日期 : 2009 - 11 - 17; 修回日期 : 2009 - 12 - 02 作者简介 : 刘晓国 (1960 - ) , 教授 ,博士. E2mail: lxg6005@163. net
(4)其它还有如纳米金 、金属氧化物 、碘的卤 化盐和多元醇共催化等催化体系 [ 12, 16 ] . 2. 1. 2 环碳酸酯预聚物的生成
环碳酸酯单体分子量小 ,不具备高分子物质
图 3 乙烯氰与 DOMA (甲基丙烯酸缩水甘油酯与 CO2 化 合产物 )共聚
Fig. 3 Copolymerization of vinyl cyanide and DOMA
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