含异噁唑啉环的热塑性弹性体及其制备方法、应用与流程

本申请涉及高分子材料合成，特别是涉及含异噁唑啉环的热塑性弹性体及其制备方法、应用。

背景技术：

1、热塑性弹性体(thermoplastic rubber，简称tpe或tpr)是在常温下具有橡胶的弹性，在高温下又具有可塑化成型性的一类弹性体。热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。在高分子材料领域，热塑性弹性体可以用于作为涂料的成膜剂、黏合剂的增韧剂等等，应用范围十分广泛。

2、聚氨酯加成聚合法是最为常见的一种用于制备热塑性弹性体的方法，所得到的产物称为聚氨酯热塑性弹性体，聚氨酯加成聚合的制备方法通常是通过添加少量催化剂，将过量的二异氰酸酯先与羟基封端的相对分子质量较低的聚酯或聚醚类预聚物进行反应，得到异氰酸酯基封端的预聚物，再加入二元醇、二元胺等扩链剂进行反应，从而获得聚氨酯类热塑性弹性体。在聚氨酯类热塑性弹性体的链结构中，室温无定形的羟基封端的相对分子质量较低的聚酯或聚醚类预聚物为软链段，而羟基与二异氰酸酯反应形成的氨基甲酸酯片段或者结晶性的聚酯或聚醚二醇为硬链段。根据预聚物是聚酯还是聚醚，可以将聚氨酯热塑性弹性体分为聚酯型和聚醚型两类，这两类聚氨酯热塑性弹性体均具有较好的柔韧性、耐磨性以及粘着特性，可在多种不同领域中广泛应用。

3、然而，以上方法制备得到的聚氨酯类热塑性弹性体由于存在的氨基甲酸酯基团过多，导致热塑性弹性体的加工温度偏高。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种提供能够减少氨基甲酸酯基团含量，降低加工温度，且能够保持热塑性弹性体力学性能的含异噁唑啉环的热塑性弹性体及其制备方法、应用。

2、本申请一实施例提供了一种含异噁唑啉环的热塑性弹性体，结构式如下：

3、

4、在其中一个实施例中，m为5～20的整数，n为5～60的整数，r包含连接有甲基的苯环。

5、在其中一个实施例中，m为10～15的整数，n为20～40的整数。

6、在其中一个实施例中，r选自如下结构中的任意一种：

7、

8、本申请一实施例一种上述任一实施例中所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：

9、将聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷、3-异氰酸丙烯以及催化剂混合形成混合物，加热进行第一反应得到中间产物，所述中间产物具有端烯基：

10、将所述中间产物以及含有二腈氧基团的扩链剂于溶剂中混合，室温下进行第二反应；

11、所述中间产物的结构式为：

12、

13、在其中一个实施例中，所述聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷、所述3-异氰酸丙烯以及所述催化剂的摩尔比为1：(1.5～3)：(0.25×10-3～2.25×10-3)。

14、在其中一个实施例中，所述中间产物与所述含有二腈氧基团的扩链剂的摩尔比为1：(0.1～10)。

15、在其中一个实施例中，所述中间产物以及所述溶剂的体积比为1：(1～10)。

16、在其中一个实施例中，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡以及二(十二烷基硫)二丁基锡中的一种或多种。

17、在其中一个实施例中，所述含有二腈氧基团的扩链剂包括四甲基对苯二腈氧化物以及三甲基间苯二腈氧化物中的一种或多种。

18、在其中一个实施例中，所述溶剂包括二氯甲烷、氯仿以及丙酮中的一种或多种。

19、在其中一个实施例中，所述聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷的制备包括如下步骤：

20、先将丁二醇、二氯甲烷以及三氟化硼乙醚络合物混合，然后加入3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷进行第三反应；

21、第三反应后加入饱和碳酸钠水溶液终止反应；

22、将第三反应后的物料倒入水中搅拌，静置分层后，收集有机相物料，再用水对所述有机相物料进行洗涤，收集油相物料，对所述油相物料进行干燥、静置过滤收集滤液，对所述滤液进行减压蒸馏除去二氯甲烷，得所述聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷。

23、在其中一个实施例中，在第二反应之后还包括以下步骤：

24、减压蒸馏去除剩余的所述溶剂。

25、本申请一实施例还提供了一种如上述任一实施例中所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体作为涂料的成膜剂或作为黏合剂的增韧剂中的应用。

26、上述含异噁唑啉环的热塑性弹性体的分子链段结构中，采用异噁唑啉环作为连接位点，减少了热塑性弹性体中的氨基甲酸酯基团含量，加工温度大幅降低，与此同时，热塑性弹性体依然具有良好的力学性能。

技术特征：

1.一种含异噁唑啉环的热塑性弹性体，其特征在于，结构式如下：

2.根据权利要求1所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体，其特征在于，m为10～15的整数，n为20～40的整数。

3.根据权利要求1～2任一项所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体，其特征在于，r选自如下结构中的任意一种：

4.一种如权利要求1～3任一项所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷、所述3-异氰酸丙烯以及所述催化剂的摩尔比为1：(1.5～3)：(0.25×10-3～2.25×10-3)。

6.根据权利要求4所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述中间产物与所述含有二腈氧基团的扩链剂的摩尔比为1：(0.1～10)。

7.根据权利要求4所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述中间产物以及所述溶剂的体积比为1：(1～10)。

8.根据权利要求4～7任一项所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡以及二(十二烷基硫)二丁基锡中的一种或多种。

9.根据权利要求4～7任一项所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述含有二腈氧基团的扩链剂包括四甲基对苯二腈氧化物以及三甲基间苯二腈氧化物中的一种或多种。

10.一种如权利要求1～3任一项所述的含异噁唑啉环的热塑性弹性体作为涂料的成膜剂或作为黏合剂的增韧剂中的应用。

技术总结
本申请涉及一种含异噁唑啉环的热塑性弹性体，结构式如下：其中m为5～20的整数，n为5～60的整数，R包含连接有甲基的苯环。上述含异噁唑啉环的热塑性弹性体的分子链段结构中，采用异噁唑啉环作为连接位点，减少了热塑性弹性体中的氨基甲酸酯基团含量，加工温度大幅降低，更有利于材料的加工应用。本申请制备热塑性弹性体的方法构思巧妙，实用性强，扩展了制备热塑性弹性体的新思路。

技术研发人员：王晓川,范义飞,罗时荷,徐家林,毛秦岑,杨世美,刘逸涵,罗紫灵,韦文青
受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11