[发明专利]改性耐磨聚氨酯组合物及其制备方法和应用

说明书

 

技术领域

本发明涉及聚氨酯领域，具体地涉及改性聚氨酯领域。

 

背景技术

聚氨酯（CPU）是分子链中含有重复氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）的聚合物的统称，它是由有机二异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯(TDI)或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯基材具有许多优良的物性，如优异而耐磨性，耐化学腐蚀性，耐疲劳，耐油等。

从分子结构上看，聚氨酯是一种软硬段相间段聚合物，软硬段的结构、长度、软硬段分子之间的作用力等，都直接影响聚氨酯基材的耐磨性能。

影响聚氨酯（CPU）耐磨性能的因素很多，如多元醇类型的影响，多元醇分子量的影响，异氰酸酯的影响，扩链剂影响，后熟化影响等。聚氨酯基材耐磨好坏，与其分子结构上的硬段息息相关。

由于聚氨酯分子的复杂性，合成原料的多样性，现有技术中提高其耐磨性能，主要考虑以下2点：（1）开发新原料，（2）引入耐磨性基团。但还没有简单、有效地引入耐磨性基团的方法。

 

发明内容

本发明提供了一种改性耐磨聚氨酯组合物，通过在聚氨酯的硬段结构中引入耐磨性高温封闭基团有效地改善聚氨酯耐磨性能。

本发明的一个目的是提供一种改性耐磨聚氨酯组合物。

本发明的改性耐磨聚氨酯组合物，是在扩链剂存在下，在70-80度，由以下反应物进行反应得到的：1）聚氨酯预聚体，2）1-15wt%陶瓷微粉，3）1-8wt%由甲苯二异氰酸酯与二元醇反应得到的具有—NCO高温封闭基团的产物，其中所述重量百分数均以聚氨酯预聚体的重量为基准。

在本发明的改性耐磨聚氨酯组合物中，优选所述二元醇是OH-R-OH，其中R为碳原子数为2-10的烷基；所述聚氨酯预聚体是由丁二醇与甲苯二异氰酸酯进行聚合反应得到的，可用下式表示：

R1—NH—COO—(C4H8O)n—CO—NH—R1，其中，R1代表甲苯异氰酸酯基团。

本发明所述的改性耐磨聚氨酯组合物，优选所述具有—NCO高温封闭基团的产物可用下式表示：

R1—NH—COO—R—O—CO—NH—R1。

本发明所述的改性耐磨聚氨酯组合物，优选所述扩链剂是马克分子MOCA。

本发明的改性耐磨聚氨酯组合物是聚氨酯预聚体和具有—NCO高温封闭基团的产物在扩链剂存在下进行聚合反应得到的。其中，所述改性耐磨聚氨酯组合物包括软段区—(C4H8O)n—，以及扩链剂和具有—NCO高温封闭基团结合形成的硬段区。

本发明的另一个目的是提供一种本发明的改性耐磨聚氨酯组合物的制备方法。本发明的方法包括以下步骤：

1）甲苯二异氰酸酯与二元醇反应得到具有—NCO高温封闭基团的产物。

2）将聚氨酯预聚体，陶瓷微粉，步骤1）得到的具有—NCO高温封闭基团的产物，扩链剂混合，在70-80度下进行聚合反应，得到所述的改性耐磨聚氨酯组合物。

本发明的再一个目的是提供本发明的改性耐磨聚氨酯组合物在聚氨酯基材领域的应用。

以下对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

 

具体实施方式

在本发明的实施例中使用的实验原料如下：

二元醇HO-R-OH 化学纯 直接使用 上海化学试剂公司 

甲苯二异氰酸酯 (TDI) 2,4-和2,6-结构的TDI含量分别为80%和20%

聚氨酯预聚体（R1—NH—COO—(C4H8O)n—CO—NH—R1）上海科技亚公司提供

扩链剂 (MOCA) 苏州

实施例1   化学反应合成-NCO高温封闭基团 

将原料甲苯二异氰酸酯与二元醇反应，得到具有—NCO高温封闭基团的产物，备用。

实施例2   合成聚氨酯组合物

将聚氨酯预聚体，陶瓷微粉，实施例1得到的具有—NCO高温封闭基团的产物，分别以重量份数100：3：1，100：3：3，100：3：5混合，在扩链剂存在下，在70-80度下进行聚合反应，得到改性耐磨聚氨酯组合物。其中，以聚氨酯预聚体重量为基准，陶瓷微粉为3wt%，—NCO高温封闭基团的产物为1wt%，3wt%，5wt%。

对得到的改性耐磨聚氨酯进行基材性能测试，磨耗、拉伸强度、扯断伸长率、硬度、体积电阻率的测试数据列于表1。其中无添加物表示聚氨酯预聚体。

表1 实施例2的改性耐磨聚氨酯组合物的性能测试数据