科创中国

53. 耐水解高强型热塑性聚氨酯弹性体材料制备技术负责人: 刘育红所在学院：化工学院一、项目简介热塑性聚氨酯弹性体（TPU）被称为“划时代的新型高分子材料”，是当前世界六大具有发展前途的合成材料之一。传统上合成TPU所用的低聚多元醇主要是聚酯和聚醚多元醇。聚酯型TPU老化速度快，特别是其不耐水解。而聚醚型TPU力学性能、耐油性和回弹性较差。聚碳酸酯二元醇含有大量重复的碳酸酯基单元，分子结构规整，柔顺性好，分子量分布较窄，赋予了聚碳酸酯型TPU耐水解性优良、耐油性好、耐磨性能优良、低温柔顺性好等优点。 目前，脂肪族聚碳酸酯多元醇在聚氨酯行业的应用相对较少，一方面因为通 过酯交换法制备的聚碳酸酯的分子量较低，在高温下容易发生软化、分解，使机 械性能急剧下降。此外，脂肪族聚碳酸二元醇价格相对较高，限制了它在聚氨酯 工业中的广泛应用。二、技术内容针对上述不足，本项目通过对聚碳酸酯型TPU结构设计和预聚过程的全面分 析，对影响预聚体反应速率的关键因素及其工艺控制建立深刻认识。在此基础上， 以聚碳酸酯二元醇为软段结构，并在聚氨酯结构设计中综合考虑主链和侧链的结 构对微相分离程度的影响，通过环状纳米组元分子在直链状分子上移动，使得纳 米组元彼此交联、并促进聚氨酯硬段的结晶，可调控软硬段的相分离程度，改善 力学和水解性能，并降低压缩永久变形等特性。特别是，本项目的开展不仅可以 丰富和拓展热塑性弹性体微观相结构的调控策略，实现高性能热塑性弹性体提供 理论基础和实验依据，也可促进高附加值聚碳酸二元醇化学品的市场繁荣。三、市场前景及应用TPU以其优异的性能和广泛的应用，已成为重要的热塑性弹性体材料之一。由于其分子基本上是线型的，具备加热可以塑化、溶剂可以溶解的特点。此外， 线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键对其形态起到强化作用，赋予材料高模 量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性。在制 备最终制品时，TPU一般不需要进行硫化交联，可以缩短反应周期，降低能耗， 废弃物料也能够回收并重新利用。因此，传统塑料在鞋材、电缆、服装、汽车、医药卫生、管材、薄膜和片材等领域的应用被TPU替代是必然的趋势。目前，就工业化生产而言，碳酸二烃基酯的交换法是最制备聚碳酸酯型聚氨酯弹性体最理想的方式。首先，生产原料易得、价格低，原料种类结构多种多样，可按要求制备含有不同官能团的碳酸酯二元醇。其次，生产过程中没有剧毒光气，酯交换的反应条件温和，反应容易发生，不需要添加大量的催化剂，反应过程可控性强。因此，加强聚碳酸酯型聚氨酯弹性体的研究不仅具备显著的高附加值，也符合资源和环境可持续发展的基本要求。TPU高端产品的市场目前基本上由进口产品所控制。国内研究机构和企业应特别关注基于聚碳酸酯型聚氨酯弹性体结构设计和性能强化方面的基础和应用研究。一方面，通过上述研究不仅可以促进碳酸酯二元醇化学品的研究，可促进高品质热塑性聚氨酯弹性体材料和相关工艺设备的开发，同时也可提升国内企业的在国内市场高端产品方面的产能，逐步在市场中占据优势地位。四、技术成熟度□概念验证   □小试  £中试    £产业化申请人近十年来主要从事超支化聚合物的研究，尤其是系统探索了不同活性 端基的超支化聚氨酯及其在多层次结构热固性树脂高性能化领域的应用。基于上 述研究内容，主持国家自然科学基金2项，陕西省自然科学基金2项、中央高校基本科研业务费2项和企业横向课题3项。发表学术论文20余篇，或授权中国发明专利6项。 五、合作方式□联合研发  R技术入股  □转让   £授权（许可） R面议