(1) 使用神戶大學開發的可控光照合成（photo-on-demand synthesis）方法合成氟化碳酸鹽；

(2) 將其與通用或特定醇（二元醇）反應，合成聚氨酯前體（氟化二碳酸酯）；

(3) 最后，通過與市售的胺（二胺）反應，合成聚氨酯。

除了預聚物之外，這種新方法還可用于各種聚氨酯，從廣泛使用的產品到特種產品。這有利于制造幾乎不變色、不含酸等雜質、聚合物結構規則且能夠控制分子量的高質量聚氨酯。

該研究于2020年5月提交了日本專利申請，并于2021年5月提交了國際專利申請。

概要

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● 一種不使用異氰酸酯的聚氨酯生產方法。

● 實現了不使用溶劑或催化劑的環保型聚氨酯制造方法。

● 通過使用神戶大學和AGC公司共同開發的氟化碳酸鹽，能夠以安全、廉價、簡單和環保的方式，使用傳統的聚氨酯原料來合成各種聚氨酯。

● 這種合成方法具有實用性和多功能性，可合成12種通用聚氨酯和一種（特殊）氟化聚氨酯。

● 由于聚合反應的溫度比迄今報道的非異氰酸酯方法低，因此可獲得高透明度、不變色、高強度和高彈性（具有規則結構的高分子量）的優質聚氨酯。

● 唯一的副產品氟化醇可以被回收，并可在可控光照有機合成法中重新轉化為氟化碳酸鹽。

● 這是一種新穎且非常有用的合成方法，可以取代目前的幾種異氰酸酯方法，有助于實現可持續發展。

● 這是神戶大學與AGC公司成功開展產學合作的一個實例，該合作得到了JST A-STEP孵化計劃（2018-2021年）的支持。

研發背景

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聚氨酯具有高彈性、耐磨性和耐用性，可用于制造坐墊、纖維、隔熱材料、涂料、粘合劑和汽車零件等。聚氨酯是一種重要的工業聚合物材料，目前，大多數聚氨酯是通過二異氰酸酯與二元醇反應合成的。然而，異氰酸酯化合物具有劇毒，出于對健康和環境的考慮，近來對二異氰酸酯使用的監管正在收緊，特別是在歐盟。近年來，人們正在積極研究不使用異氰酸酯化合物合成聚氨酯的方法，以期實現可持續發展。然而，目前的大多數方法實用性低、環境成本高、所得聚氨酯的質量低且價格昂貴，由于存在各種相關問題，因此很多方法并不可行。

(a)傳統采用異氰酸酯的聚氨酯合成方法

(b)新的非異氰酸酯聚氨酯（NIPU）合成方法

在此背景下，神戶大學研究生院理學研究科TSUDA Akihiko副教授和AGC公司在JST A-STEP計劃的資助下，合力共同開發了一種新型聚氨酯合成方法。TSUDA Akihiko副教授的研究小組是可控光照有機合成法的先驅，而AGC公司是含氟化合物和聚氨酯原材料制造商。他們之間的產學合作，在開發新的聚氨酯合成方法和功能材料的基礎上，開創了了新的學術領域和工業活動。

研究內容

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通過可控光照合成法由含氟醇和氯仿合成的含氟碳酸鹽與二元醇發生縮合反應，合成了多種氟化二碳酸酯（BFBC）。生成的BFBC只需在減壓下干燥衍生樣品溶液即可純化，從而通過簡單的操作即可定量衍生出目標物質。

通過將生成的BFBC與二胺縮聚，合成出一種平均分子量超過10000的非異氰酸酯聚氨酯（NIPU）。這種無溶劑合成的NIPU在超過120℃時僅有輕微變色，且在100℃時未觀察到變色。另一方面，如果使用溶劑，則可以在較低的溫度下進行聚合，并以較高的產出率獲得高分子量的無色NIPU。他們通過將BFBC和存在于二胺中的硬鏈段和軟鏈段中進行適當組合，形成了一種高彈性的無色透明聚氨酯。他們還成功合成了一種無色透明油狀的新型氟化聚氨酯。

與先前報道的非異氰酸酯聚氨酯（NIPU）合成方法相比，合成的聚氨酯的種類和類型從通用到特定應用，具有以下優點：

(1) 任何NIPU都可以使用市售的二元醇或二元胺來合成，這些二元醇或二元胺都在用異氰酸酯法合成聚氨酯的工業生產中使用過，或最初在合成 NIPU 時使用過。

(2) 這是一種在合成過程中不使用有機堿、金屬催化劑或溶劑的合成方法，因此可以得到不含這些物質的高品質NIPU。

(3) 平均分子量和末端官能團可由BFBC和二胺的混合比例來控制。用這種方法制備的NIPU分子量約為10000，可作為預聚物使用，以合成更大的聚合物或網狀聚合物。

(4) 試劑、溶劑和反應廢物氟烷基醇基本上可以被回收，并可重新用于合成這些NIPU。

未來展望

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使用異氰酸酯的傳統聚氨酯合成方法在成本方面具有優勢。然而，使用這些新開發的氟化碳酸鹽和BFBC的新穎實用的非異氰酸酯聚氨酯 (NIPU) 合成方法，除了可以制造出傳統方法無法合成的功能性聚氨酯之外，還可以取代傳統方法，從而實現可持續發展。目前正在從學術和工業角度開展研究，以期將這種工藝推向市場。

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來源：石化聯合會化工新材料專委會?

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