[发明专利]一种聚氨酯微孔弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯微孔弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯微孔弹性体是性能介于弹性体和泡沫材料之间的一种材料，密度介于泡沫和实芯材料之间，泡孔的孔径在0.1～10μm，孔径分布比较均匀，兼具了泡沫质轻、耐冲击性好、吸能、缓冲性能好和弹性体强度高、耐磨性好等优点。所以，在主要的物理机械性能方面，聚氨酯微孔弹性体超过了所有其他密度相同的微孔弹性体，广泛应用于减震材料、密封、制鞋、实芯轮胎、过滤等方面。聚氨酯微孔弹性体可分为聚醚型和聚酯型两类，聚酯型聚氨酯微孔弹性体具有较好的力学性能、耐磨性、耐溶剂性，目前聚氨酯微孔弹性体中所用的聚酯通常为己二酸系聚酯。随着市场竞争的加剧以及用户对产品轻量化的要求，在保持制品重要物性指标不变的情况下降低成型密度是一种重要途径，而普通聚酯型聚氨酯微孔弹性体在降低制品密度的同时，其硬度以及力学性能和其他性能也明显降低。

为改善低密度制品的性能，通常加入硬化剂提高异氰酸酯组份的含量，可以提高制品的硬度，机械性能也得到一定的改善，然而异氰酸酯价格较高，又使材料的成本增加。“低密度微孔聚氨酯鞋底材料”[J].聚氨酯工业，2000，15(3)：39～42何文淑、王昆国研制出了几种低密度微孔聚氨酯弹性体体系，密度可降低至0.3g/cm³，通过加入酯类添加剂，提高了低密度弹性体的撕裂强度、表面性能和尺寸稳定性，但弹性体硬度较低，力学性能提升有限。当制品密度为0.32g/cm³时，硬度为32A，拉伸强度为3.2MPa，撕裂强度为14N/mm；“聚合物聚酯多元醇的合成及其在鞋底中的应用”[C].中国聚氨酯工业协会第十三次年会论文集.2006，167～171李春兰、张谦和等人通过加入聚合物聚酯多元醇制得一种高硬度高强度的鞋底用聚氨酯微孔材料，其密度为0.38g/cm³，硬度达到71A，拉伸强度为5.75MPa，撕裂强度为16.1N/mm，伸长率为320％，随着聚合物聚酯多元醇的加入，弹性体的硬度和强度均有所增大，但是伸长率下降明显，同时也带来了多元醇组份粘度增大、两组份粘度不匹配、影响产品稳定性的问题。

芳香族聚酯的分子结构中具有苯环结构，使用芳香族聚酯多元醇可以提高低密度微孔弹性体的硬度和强度，然而单独使用芳香族聚酯多元醇制备的微孔弹性体，存在低温僵硬、回弹慢等问题。CN101486788A公开了一种聚氨酯微孔弹性体及制备方法，该专利在预聚体组份中使用芳香族聚酯多元醇，在多元醇组份中加入聚合物改性聚酯多元醇提高了低密度弹性体的硬度并改善了制品的外观，但由于芳香族聚酯多元醇粘度较大使得混合物的流淌性和组份间的互溶性变差。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种聚氨酯微孔弹性体。该弹性体使用芳香族二元酸和脂肪族二元酸的混合酸制备的聚酯，产品综合性能好。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该弹性体的制备方法。

本发明的聚氨酯微孔弹性体由多元醇组份和预聚体组份两个组份组成。多元醇组份包括聚酯多元醇、扩链剂、匀泡剂、水和催化剂等；预聚体组份包括聚酯多元醇、异氰酸酯等。其中多元醇组份中的聚酯多元醇由芳香族二元酸和脂肪族二元酸的混合物与二乙二醇和其他二元醇的混合物通过缩聚反应制得。

本发明的聚氨酯微孔弹性体材料由多元醇组份(A组份)、预聚体组份(B组份)两部分组成，以质量份数计包括：

(1)A组份

(2)B组份

聚酯多元醇B    100

异氰酸酯       120～150

A、B组份的质量比为100/85～120，优选100/95～110。

聚酯多元醇A为芳香族二元酸和脂肪族二元酸的混合物与二乙二醇和其他二元醇的混合物通过缩聚反应制得，数均分子量一般为1000～3000；其中芳香族二元酸可以是对苯二甲酸、邻苯二甲酸或间苯二甲酸，优选对苯二甲酸；脂肪族二元酸可以是丁二酸、戊二酸、己二酸或庚二酸等，优选己二酸；两种二元酸的摩尔比一般为0.3～1.5/1，优选0.5～1.2/1；其他二元醇是指二乙二醇以外的二元醇，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇等或其混合物，优选乙二醇，二乙二醇与其他二元醇的摩尔比一般为0.5～1.5/1，优选0.8～1.2/1。聚酯多元醇B为普通聚酯多元醇，优选聚己二酸乙二醇二乙二醇酯，例如烟台华大化学工业公司牌号为CMA-254聚酯，青岛新宇田化工公司牌号为POL-2016聚酯。