关键词

：非异氰酸酯 聚氨酯 环碳酸盐 水性环氧杂化涂料

背景

：聚氨酯是一种广泛应用于化工、汽车制造、电子仪器、航空航天、军工、医疗器械等领域的关键材料。传统聚氨酯是由二异氰酸酯或三异氰酸酯和多元醇通过异氰酸酯基团和羟基的聚合合成的。然而，异氰酸酯是一种有害的化合物，可造成许多严重的健康问题；光气作为生产异氰酸酯的主要原料，它也是对环境和人类健康具有高度毒性的化学物质。此外，异氰酸酯会与空气中的水分发生反应而变质，增加了生产、储存和运输的难度和成本。

为了减少异氰酸酯的生产和异氰酸酯基聚氨酯的应用所带来的危害，目前已经开发了环碳酸盐/胺反应法合成聚氨酯。由于使用这种方法，聚氨酯不是由异氰酸酯合成的，因此这类产品被称为非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)。在整个生产过程中不需要使用有害的异氰酸酯和光气，因此与传统的合成方法相比，它们被认为是一种更环保的合成途径。这种方法的主要优点是：

（1）NIPU中使用的大部分原料，比如环碳酸盐和胺比异氰酸酯更安全，减少了由于安全考虑而产生的处理成本；

（2）由环状碳酸盐/胺反应合成的聚氨酯在主链上含有氨基，在侧链上含有伯或仲羟基，这些羟基可以方便对材料的后期改性。

（3）此外，该方法中的胺类化合物是合成反应常用的，同时有很多种类可供选择。环状碳酸盐也可以很容易地通过多种途径合成，例如，一些可再生材料（环氧化大豆油、环氧化腰果酚）可以很容易地转化为环状碳酸盐来合成NIPU，这意味着利用可再生资源生产生物基NIPU是有可能的。

尽管近年来NIPU的研究得到了广泛的发展，但NIPU的合成仍然面临着环碳酸盐/胺反应活性低的主要问题。因此，这意味着NIPU在基材上的固化需要较长的时间。为了加速NIPU的固化过程，美国阿克伦大学的Cheng Zhang等研究人员以3,3 -二氨基-N -甲基二丙胺(DMDPA)、脂肪酸二胺(FDA)和二碳酸二甘酯(DGDC)为原料制备了端氨基水性NIPU；以三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TTE)和二乙醇胺为原料合成了水性环氧扩链剂。然后，将水性环氧扩链剂与水性端胺NIPU混合....