[发明专利]一种聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯(PU)弹性体及其制备方法，特别涉及具有良好的力学性能和优异耐疲劳性的高性能聚氨酯弹性体。

背景技术

众所周知，基于1，5-萘二异氰酸酯(NDI)型的聚氨酯弹性体在力学、回弹和耐疲劳性能等方面具有其他种类异氰酸酯的PU弹性体产品所无法企及的优势，一直以来作为聚氨酯弹性体领域的高端产品应用于特殊领域。但由于NDI本身的特性，使得所制备的NDI型预聚体无法长期储存，必须在短期(3～4h)内尽快进行下一步的反应，否则会极易发生副反应，导致预聚体黏度变大而变质，无法制备性能稳定的聚氨酯弹性体制品。同时预聚体不稳定的特性还造成无法采用半预聚法的聚氨酯弹性体浇注工艺，只能采用预聚法的工艺制备弹性体制品，导致预聚体黏度较大。CN 101265315A和CN1011861346A等专利中均公布了制备可稳定储存的NDI预聚体的方法，但是生产过程中需要快速冷却预聚体，这与普通预聚体的制备工艺相比，大大增加了预聚体生产工艺的复杂性、生产成本等。同时，其所开发的稳定储存型NDI预聚体使用1，4-丁二醇扩链，与普通的聚氨酯浇注机设备相比，NDI预聚体用浇注机必须能满足精确的温度控制和良好的脱泡装置并可充惰性气体，以保证预聚体的稳定性。并且由于混合比率大约是100份高黏度NDI预聚体比4份黏度相对较低的1，4-丁二醇，所以对浇注机计量泵压力的稳定性要求也极为苛刻。而为了保证NDI预聚体反应的一致性和稳定性，还需使用特殊的熔化设备来把固体预聚体融为液态而不妨碍其反应。这均大大提高了稳定储存NDI预聚体在浇注生产弹性体时的复杂性、增加了设备成本等。

为解决NDI预聚体价格昂贵、制备和使用工艺复杂等问题，王晓鸣，刘鸿慈，等.基于MDI/NDI的聚氨酯弹性体的结构与性能[J]，合成橡胶工业，2007，30(2)，107～110.合成了基于MDI/NDI的聚氨酯弹性体，但由于其中MDI的存在所造成的弹性体材料在动态负荷下形变较大、内生热大、磨损严重、耐疲劳性能差等问题无法解决。

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弹性体，该弹性体具有良好的力学性能和优异的耐疲劳性。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该聚氨酯弹性体的制备方法。

本发明聚氨酯弹性体由预聚体组分(A组分)和扩链剂组分(B组分)两部分组成，以重量份计包括：

(1)A组分

(2)B组分

大分子二元醇 0～100份

扩链剂 8～30份

催化剂 0.02～0.5份

A/B重量比为100/8～30。

本发明所述大分子二元醇选自分子量为500-3000的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃二元醇(PTMG)或其组合，优选分子量650-2000。其中，聚酯二元醇包括小分子二元羧酸和小分子二元醇的反应产物，还包括各种内酯与二元醇反应得到的产物，如己内酯与乙二醇、二甘醇等反应制备的ε-聚己内酯二元醇(PCL)等，优选为分子量650-2000的聚己二酸系聚酯二元醇、ε-聚己内酯二元醇。

本发明所述的扩链剂为小分子二元醇、小分子三元醇、三官能度醇胺或氨类聚氨酯扩链交联剂。当A组分中添加PPDI时，使用小分子二元醇、小分子三元醇、三官能度醇胺或其组合，其中小分子二元醇扩链剂包含乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、戊二醇、间苯二酚双(β-羟乙基)醚(HER)或对氢醌-双(β-羟乙基)醚(HQEE)等，小分子三元醇扩链剂如三羟甲基乙烷(TME)、甘油(GLY)、三羟甲基丙烷(TMP)或聚己内酯三醇等，三官能度醇胺类为三异丙醇胺(TIPA)，优选使用1，4-丁二醇(BDO)、间苯二酚双(β-羟乙基)醚(HER)、对氢醌-双(β-羟乙基)醚(HQEE)、TIPA、TMP或其组合。当A组分中添加TODI时，使用小分子二元醇、小分子三元醇、芳香族二元胺、三官能度醇胺或其组合，其中小分子二元醇类扩链剂包含乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、己二醇、戊二醇，小分子三元醇扩链剂如三羟甲基乙烷(TME)、甘油(GLY)、三羟甲基丙烷(TMP)或聚己内酯三醇等，芳香族二元胺包含3，3’-二氯-4，4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)、3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、3，5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、4，4’-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺(MCDEA)或2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯(TX-2)等，三官能度醇胺类为三异丙醇胺(TIPA)，优选使用BDO、MOCA、TIPA、TMP或其组合。