[发明专利]一种耐低温聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：聚己内酯二醇和端羟基聚烯丙基缩水甘油醚‑聚丁二醇‑聚烯丙基缩水甘油醚三嵌段共聚醚混合真空脱水；将二异氰酸酯与用氢氧化铁改性的纳米氧化钛在超声波下混合，加入大分子二元醇反应得到预聚体；在预聚体中加入小分子二元醇、催化剂和添加剂，混合均匀后倒入模具中固化处理，得到耐低温聚氨酯弹性体。本发明以两种大分子二元醇混合作为软段，以氢氧化铁对纳米二氧化钛表面进行包覆，能够增强二氧化钛与聚氨酯的反应性，最终得到的聚氨酯弹性体具有优异的力学性能和耐低温性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐低温聚氨酯弹性体的制备方法。

背景技术

聚氨酯(聚氨基甲酸酯)是指在高分子的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元(—NH—COO—)的聚合物，氨基甲酸酯一般是由二元或多元异氰酸酯与二元或多元醇反应得到的。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)主链是由柔性软段和刚性硬段交替组成的嵌段聚合物，软段由多元醇组成，硬段由异氰酸酯和扩链剂组成，其中软段呈现橡胶态，提供弹性、韧性，硬段呈现玻璃态或半晶态，提供硬度、模量和高温性能。TPU软硬段之间以及硬段自身可以形成大量氢键，链段有序排列产生结晶等导致链段内部容易产生微相分离，使聚氨酯材料具有良好的耐磨性、耐低温性和力学性能。由于其优异的力学性能和良好的加工性能，使得TPU在国民经济中具有广泛的用途。

TPU中软链段占比50％～90％，其对制品的耐低温性与力学性能有着更为显著的影响，所以掌握软段结构与制品性能间的关系对于TPU的开发与应用至关重要。传统的聚氨酯以端羟基聚酯和端羟基聚醚为软段。一般认为，由于聚酯分子中含有极性较大的酯基，易使软、硬段之间形成氢键从而增大两相的相容性，因而聚酯型TPU具有更高的强度、耐磨及耐油性，但其耐水解与耐低温性能相对较差，在低温环境下物性急剧下降；而聚醚型TPU由于含有较易旋转的醚键，因此具有更优的柔软性，但是其机械性能较差，尤其是低温下的机械性能。因此目前并没有一种制备方法能够同时提高热塑性聚氨酯在低温时的柔韧性和机械性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种耐低温聚氨酯弹性体的制备方法。

一种耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

1)将大分子二元醇混合物在90-100℃下真空脱水，形成A组分，其中大分子多元醇混合物为聚己内酯二醇和端羟基聚烯丙基缩水甘油醚-聚丁二醇-聚烯丙基缩水甘油醚三嵌段共聚醚按照重量比1:5-5:1混合；

2)将二异氰酸酯与用氢氧化铁改性的纳米氧化钛在超声波处理下混合均匀，加热至50-60℃，加入A组分后缓慢升温至80-90℃，保温反应1-2h后得到预聚体；

3)在预聚体中加入小分子二元醇、催化剂和添加剂，混合均匀后倒入模具中在40-60℃固化处理，得到耐低温聚氨酯弹性体。

优选的，步骤1)中所述聚己内酯二醇和端羟基聚烯丙基缩水甘油醚-聚丁二醇-聚烯丙基缩水甘油醚三嵌段共聚醚.的重量比为1:1-3:1。

优选的，步骤1)所述大分子多元醇混合物的平均分子量为5000-10000g/moL。

优选的，步骤1)所述聚己内酯二醇的分子量为1500-2500g/moL。

优选的，步骤2)所述A组分与异氰酸酯的摩尔比是0.5:1-1:1。

优选的，步骤2)所述氢氧化铁改性纳米氧化钛的方法为：将纳米级二氧化钛配成体积分数为0.3％的悬浮液，然后加入氢氧化钠控制悬浮液的pH为8-9，滴加氯化铁溶液，反应结束后经离心分离，水洗、醇洗，干燥得到改性的纳米二氧化钛。

优选的，步骤2)中所述氢氧化铁改性的纳米氧化钛与A组分的质量之比为1-2:100。

优选的，步骤3)所述小分子二元醇的分子量为70-150g/moL。