[发明专利]一种耐低温耐紫外老化的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明属于聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种耐低温耐紫外老化的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述热塑性聚氨酯弹性体包括如下原料：二异氰酸酯、聚酯多元醇、小分子二元醇、层状双金属氢氧化物LDHs、抗氧剂、催化剂、紫外吸收剂、自由基捕获剂、溶剂。本发明的聚氨酯弹性体中加入了层状双金属氢氧化物，使所得热塑性聚氨酯弹性体具有良好的耐低温性能的同时，也具备优异的抗紫外线性能，改善低温条件下热塑性聚氨酯弹性体的耐紫外辐射能力。本发明的热塑性聚氨酯弹性体采用溶液聚合，通过两步法制得，制备过程简单方便。

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种耐低温耐紫外老化的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是由二异氰酸酯和低聚物多元醇、小分子二元醇共同反应生成的线型为主的高分子材料，其分子结构通常为(AB)n型，其中A为聚氨酯弹性体中的软段——低聚物多元醇，呈橡胶态，提供PU的低温性能；B为PU弹性体中的硬段——二异氰酸酯及小分子二元醇，呈玻璃态或半结晶态，贡献聚氨酯弹性体高温性能。其结构和性能特征是，材料内部硬段和软段的微相分离，不仅使热塑性弹性体具有橡胶的高弹性，也使其和热塑性塑料一样可通过高温加工及回收再利用。TPU因其配方的多样性，以及聚氨酯弹性体突出的高弹性、高强度及耐化学品性等优点，被广泛用于汽车零部件、建筑材料、运动器材、医疗器械、鞋底、薄膜、管材等工业上和生活中的各个领域。

然而，在热塑性聚氨酯弹性体的实际应用中还存在一些问题。一是耐低温性差。聚氨酯弹性体在低温条件下使用时，分子的热运动减慢，以致分子链被冻结，材料失去弹性变硬变脆，无法继续使用。因此，改善聚氨酯弹性体的耐低温性对扩展聚氨酯弹性体的应用领域，满足市场需求，具有十分重要意义。二是耐候性较差。在室外环境中，太阳光是影响热塑性聚氨酯弹性体老化的最直接因素，而波长最短的紫外线的能量最大，足以使热塑性聚氨酯弹性体内的众多化学键断裂，导致其力学性能的下降，过早失去使用价值，限制了其在诸多方面的使用。因此，改善热塑性聚氨酯弹性体的抗紫外老化能力对扩展应用领域具有重要意义。本发明中的热塑性聚氨酯弹性体同时考虑耐低温与抗紫外两方面性能，而在现有文献中，未发现同时考虑到低温和抗紫外性能的相关研究。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种耐低温耐紫外老化的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，其不仅在低温的条件下能够长期保持热塑性聚氨酯弹性体本身良好的机械性能，且具有优异的耐低温耐紫外老化特性，可长期在低温、日晒光照下使用，提高了聚氨酯弹性体的使用寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种耐低温耐紫外老化的热塑性聚氨酯弹性体，所述原料的质量份数如下：

所述原料配比满足如下条件：

1)异氰酸酯指数R控制在0.98-1.05之间，其计算公式如下：

式中，m_i为二异氰酸酯的质量，单位：g；

m_d为小分子多元醇的质量，单位：g；

m_g为聚酯多元醇的质量，单位：g；

M_i为二异氰酸酯的相对分子质量；

M_d为小分子二元醇的相对分子质量；

M_g为聚酯多元醇的相对分子质量。

2)硬段含量Ch范围控制在25％-35％之间，其计算公式如下：

式中，m_i为二异氰酸酯的质量，单位：g；