[发明专利]一种高回弹浇注型聚氨酯弹性体

说明书

本发明公开了一种高回弹浇注型聚氨酯弹性体，该弹性体由异氰酸酯组分和多元醇组分混合，在100℃～110℃下硫化16h得到；异氰酸酯组分由聚四氢呋喃醚二醇、官能度Fn＝3，平均分子量M.W.＝5000的聚氧化亚乙基‑聚氧化亚丙基多元醇或聚合物多元醇、二异氰酸酯反应得到；多元醇组分由聚四氢呋喃醚二醇、1,4‑丁二醇、催化剂、抗氧剂混合而成。本发明在异氰酸酯组分中采用了聚四氢呋喃醚二醇为主要多元醇，结合了少量聚氧化亚乙基‑聚氧化亚丙基多元醇或聚合物多元醇，赋予了弹性体的高回弹特性，同时在弹性体中引入了少量化学交联，从而能比线性结构在相同硬度下，特别是低硬度下，弹性体具有更高的拉伸强度。

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体技术领域，尤其涉及一种高回弹浇注型聚氨酯弹性体。

背景技术

聚氨酯弹性体是一类综合性能优良的高分子合成材料，包含有浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑型聚氨酯弹性体(TPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU)，其中浇注型聚氨酯弹性体是通过浇注工艺，由液体树脂浇注并反应成型的一类聚氨酯弹性体，其成型工艺简单，形成的弹性体分子完整程度高，最大限度发挥了聚氨酯弹性体的特点，综合性能也优于MPU和TPU，因而成为聚氨酯弹性体中产量最大、应用范围最广的品种。

聚氨酯弹性体的组成成分由长链的多元醇，短链的扩链剂和二异氰酸酯组成，其中长链的多元醇构成聚氨酯弹性体的软段，而短链的扩链剂和二异氰酸酯构成聚氨酯弹性体的硬段。由于热力学的不相容性，聚氨酯弹性体中的软硬段会形成微相分离的结构，同时聚氨酯弹性体分子间，特别是处于硬段中的氨基甲酸酯和氨基甲酸酯之间存在大量的氢键。这种微相分离及分子间的大量氢键的结构赋予聚氨酯弹性体优异的性能，如耐磨性，高拉伸和撕裂强度。因此聚氨酯弹性体已被大量用于制作各式脚轮，如溜冰鞋轮，滑板轮，工业及物流行业用脚轮。

除了力学性能外，聚氨酯弹性体的回弹性能是另外一项重要的性能指标，特别是对应用于高承载及高速要求的轮子。这是因为，高回弹性的轮子在滑动时的阻力更小，能降低运行所需要的牵引力；另外高回弹通常意味着较好的动态力学性能，表现在做动态热机械分析DMA测试时，有较小的损耗角正切值tgδ，因此在运行时内生热低，能避免高温时材料熔化或降解。

专利CN100595231C采用官能度Fn＝2，分子量M.W.＝1000～3000的PTMEG或PPG与MDI反应制备NCO％＝8％～15％的预聚体组分；在多元醇组分中包含管能度Fn＝2，分子量M.W.＝1000～3000的PTMEG或PPG，BDO以及催化剂，抗老剂等；预聚体组分和多元醇组分按1:1混合制备聚氨酯弹性体，所制得的弹性体的回弹为70％，硬度为80A，但拉伸强度只有20MPa。

专利CN101633717A采用官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG和官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG掺混后和MDI反应制取NCO％＝6％～18％的预聚体。多元醇组分中使用官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG，BDO以及催化剂等；预聚体与多元醇按一定比例混合后制得硬度86A～93A，拉伸强度25MPa，回弹70％的聚氨酯弹性体，但是该专利并不包含硬度小于86A的聚氨酯弹性体。

通常聚氨酯弹性体的回弹性主要是由其原料种类及分子量决定。例如，以萘二异氰酸酯NDI和对苯二异氰酸酯PPDI制成的聚氨酯弹性体，通常回弹性会很大，但是这些异氰酸酯的价格非常昂贵，并且NDI制成的预聚体活性高，储存稳定性差。

以PTMEG，MDI为原料制得的聚氨酯弹性体，在大于85A的硬度下，通常具有较高的回弹性和力学性能，但是在低于85A的情况下，其拉伸强度通常较低，主要原因是在较低硬度下，这种线性结构的聚氨酯硬段含量太低，从而拉伸强度低(30MPa)。

另外，多元醇的分子量也决定了回弹率的大小，即分子量越大回弹性越好。但市场上PTMEG的最大分子量只有3000，更大分子量的聚醚只有PPG，但PPG制成的聚氨酯材料力学性能太差(拉伸强度30MPa)。

发明内容