多交联度聚氨酯弹性体及其制备方法技术

一种多交联度聚氨酯弹性体及其制备方法，涉及聚合物材料领域，该多交联度聚氨酯弹性体采用多羟基大分子交联剂与多异氰酸酯、多元醇共同合成得到。该多羟基大分子交联剂的主链为丙烯酸酯类结构单元，侧臂含有大量羟基基团，能够显著提高聚氨酯材料的交联密度。同时，该多交联度聚氨酯弹性体各组分之间的相容性好，不存在相分离现象，具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，力学性能优异。该多交联度聚氨酯弹性体的制备方法操作过程简单，对设备要求低，适合大规模工业化生产。

Multi Crosslinking Polyurethane Elastomer and its preparation method

A multi Crosslinking Polyurethane Elastomer and its preparation method, which relate to the field of polymer materials. The multi Crosslinking Polyurethane elastomer is synthesized with polyisocyanate and polyol by using polyhydroxy macromolecule crosslinker. The main chain of the polyhydroxy macromolecule crosslinking agent is an acrylic structure unit, and the side arm contains a large number of hydroxyl groups, which can significantly increase the crosslinking density of the polyurethane material. At the same time, the components of the multi Crosslinking Polyurethane Elastomer have good compatibility, no phase separation, high tensile strength and elongation at break, and excellent mechanical properties. The preparation method of the polyurethane elastomer with multi crosslinking degree is simple in operation, low in equipment requirements and suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
多交联度聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术涉及聚合物材料领域，具体而言，涉及一种多交联度聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯具有优异的附着力、耐磨性、高弹性等性能，因此被广泛的应用于涂料、胶黏剂及弹性体等领域。但聚氨酯材料在耐水性、耐溶剂性等方面存在缺陷。聚氨酯制备过程中常用的交联剂为小分子交联剂，包括多元醇和多元胺交联剂。用小分子交联剂制备聚氨酯弹性体操作简便，生产成本低，但小分子交联剂存在相容性差，在聚氨酯弹性体中易迁移，而使用大分子交联剂能改善上述问题。丙烯酸酯类聚合物具有机械强度高、耐老化性、耐溶剂性和耐水性等特点。研究表明将丙烯酸酯用于聚氨酯制备，聚氨酯材料性能将能得到明显改善。但现有技术中，丙烯酸酯类聚合物的合成工艺参差不齐，合成过程可控性不强，导致合成的丙烯酸酯在聚氨酯制备中的应用受到了很大的限制，制备得到的聚氨酯品质难以控制。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种多交联度聚氨酯弹性体，其相容性好，不会出现相分离现象，并且拉伸强度高，断裂伸长率大，具有拉伸结晶性和透明性。本专利技术的第二目的在于提供一种上述多交联度聚氨酯弹性体的制备方法，其操作过程简单，对设备要求低，能够高效地生产上述多交联度聚氨酯弹性体。本专利技术的实施例是这样实现的：一种多交联度聚氨酯弹性体，按重量份数计，其原料包括：多异氰酸酯10～30份，聚醚多元醇35～70份，大分子交联剂5～40份，小分子扩链剂0.3～5份；大分子交联剂的结构式为式中，R1和R3彼此相同或不同，分别选自氢或C1～C6的烷基；R2选自C1～C6的烷基；R4选自C1～C4的羟基取代烷基；x、y、z均为正整数。一种上述多交联度聚氨酯弹性体的制备方法，其包括：将多异氰酸酯与聚醚多元醇混合反应，得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体与多羟基大分子交联剂、小分子扩链剂混合反应。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例还提供一种多交联度聚氨酯弹性体，其采用多羟基大分子交联剂与多异氰酸酯、多元醇共同合成得到。该多羟基大分子交联剂的主链为丙烯酸酯类结构单元，侧臂含有大量羟基基团，能够显著提高聚氨酯材料的交联密度。同时，该多交联度聚氨酯弹性体各组分之间的相容性好，不存在相分离现象，具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，力学性能优异。本专利技术实施例还提供一种上述多交联度聚氨酯弹性体的制备方法，其操作过程简单，对设备要求低，能够高效地生产上述多交联度聚氨酯弹性体。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种多交联度聚氨酯弹性体及其制备方法进行具体说明。本专利技术实施例提供了一种多交联度聚氨酯弹性体，按重量份数计，其原料包括：多异氰酸酯10～30份，聚醚多元醇35～70份，大分子交联剂5～40份，小分子扩链剂0.3～5份。其中，大分子交联剂的结构式为式中，R1和R3彼此相同或不同，分别选自氢或C1～C6的烷基；R2选自C1～C6的烷基；R4选自C1～C4的羟基取代烷基；x、y、z均为正整数。该多羟基大分子交联剂以丙烯酸酯类结构单元构成主链，侧臂含有大量羟基基团，可作为交联剂应用于聚氨酯的制备中。该多羟基大分子交联剂中的大分子长链与聚氨酯中其它组分之间的结合力更强，从而让聚氨酯中的各组分更好的结合在一起，增强聚氨酯的力学性能。进一步地，上述多羟基大分子交联剂由第一丙烯酸酯单体和第二丙烯酸酯单体聚合而成，其中，第一丙烯酸酯单体的结构式为第二丙烯酸酯单体的结构式为式中，R1和R3彼此相同或不同，分别选自氢或C1～C6的烷基；R2选自C1～C6的烷基；R4选自C1～C4的羟基取代烷基。该多羟基大分子交联剂为无规聚合物或嵌段聚合物。其中，C1～C6的烷基包括碳原子数为1～6的直链烷基或支链烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基等。C1～C4的羟基取代烷基包括碳原子数为1～4的具有羟基取代基的直链烷基或支链烷基，例如羟乙基、羟丙基等。羟基取代基的数量可以是单个也可以是多个。在该多羟基大分子交联剂中，由第二丙烯酸酯单体形成的结构单元的摩尔分数为5％～80％。用以合成聚氨酯的聚氨酯单体多种多样，针对不同种类的聚氨酯单体，可以通过调整第二丙烯酸酯单体的含量，来调节该多羟基大分子交联剂中羟基的数量，来进一步提高相容性。优选地，多羟基大分子交联剂的分子量为2000～40000，分子量分布为1.01～1.50。通过合成工艺的控制，该多羟基大分子交联剂的分子量可在上述范围内实现精准控制，以针对不同种类的聚氨酯单体获得更好的相容性。同时，该多羟基大分子交联剂的分子量分布窄，利于对聚氨酯产品质量的把控。在本专利技术其它较佳实施例中，该多羟基大分子交联剂是将第一丙烯酸酯单体和第二丙烯酸酯单体在催化剂和引发剂的作用下，发生聚合反应得到的。上述聚合反应采用原子转移自由基聚合(ATRP)。ATRP是一种新型的高分子合成方法，与传统自由基聚合不同，ATRP可以控制聚合物分子量，合成出了各种预定结构的聚合物(嵌段共聚物、接枝共聚物、星型聚合物、梳型聚合物、超支化聚合物、交联网络聚合物、端官能团聚合物等)。该多羟基大分子交联剂为无规聚合物或嵌段聚合物。例如，可以是以下聚合物中的任一种：丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯无规共聚物、丙烯酸甲酯与丙烯酸羟丙酯嵌段共聚物、丙烯酸乙酯与丙烯酸羟丙酯无规共聚物、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯嵌段共聚物、丙烯酸丙酯与丙烯酸羟乙酯无规共聚物、丙烯酸丙酯与甲基丙烯酸羟丙酯嵌段共聚物、丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯无规共聚物、丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯无规共聚物、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯无规共聚物、甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸乙酯与丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯无规共聚物、甲基丙烯酸丙酯与丙烯酸羟乙酯无规共聚物、甲基丙烯酸丙酯与甲基丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸羟丙酯无规共聚物、甲基丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯无规共聚物。第一丙烯酸酯单体与第二丙烯酸酯单体的摩尔比为1:0.1～10。通过调整投料比等合成参数，可以对该多羟基大分子交联剂的羟基含量进行调整。催化剂包括金属化合物与有机配体。可选地，金属化合物包括溴化亚铜和氯化亚铜中的至少一种。可选地，配体包括2,2’-联吡啶和五甲基二乙烯三胺中的至少一种。可选地，金属化合物与有机配的摩尔比为1:2～5，进一步地，催化剂与第一丙烯酸酯单体的摩尔比为1:1～100。专利技术人经过自身创造性劳动发现，在上述比例范围内，催化剂的催化效率较高，产品的分子量分布较窄。进一步地，引发剂包括有机卤化物；可选地，引发剂包括2-溴丙酸乙酯和氯化苄或氯乙腈中的至少一种。对ATRP聚合反应来说，所有α位上含有诱导共轭基团的卤代烷都能引发ATRP反应。由这种引发剂制备所得的ATRP产物一端为引发剂上的烷基部分，另一端则为引发剂上的卤元素。通过亲核取代，原子转移自由基加成(ATRA)等方式，聚合物的卤素部分可转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多交联度聚氨酯弹性体，其特征在于，按重量份数计，其原料包括：多异氰酸酯10～30份，聚醚多元醇35～70份，大分子交联剂5～40份，小分子扩链剂0.3～5份；所述大分子交联剂的结构式为

【技术特征摘要】
1.一种多交联度聚氨酯弹性体，其特征在于，按重量份数计，其原料包括：多异氰酸酯10～30份，聚醚多元醇35～70份，大分子交联剂5～40份，小分子扩链剂0.3～5份；所述大分子交联剂的结构式为式中，R1和R3彼此相同或不同，分别选自氢或C1～C6的烷基；R2选自C1～C6的烷基；R4选自C1～C4的羟基取代烷基；x、y、z均为正整数。2.根据权利要求1所述的多交联度聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多羟基大分子交联剂是由第一丙烯酸酯单体和第二丙烯酸酯单体聚合而成，其中，所述第一丙烯酸酯单体的结构式为所述第二丙烯酸酯单体的结构式为式中，R1和R3彼此相同或不同，分别选自氢或C1～C6的烷基；R2选自C1～C6的烷基；R4选自C1～C4的羟基取代烷基；所述多羟基大分子交联剂为无规聚合物或嵌段聚合物。3.一种如权利要求2所述的多交联度聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多羟基大分子交联剂中，由所述第二丙烯酸酯单体形成的结构单元的摩尔分数为5％～80％；优选地，所述多羟基大分子交联剂的分子量为2000～40000，分子量分布为1.01～1.50。4.一种如权利要求1所述的多交联度聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的多异氰酸酯包括异佛...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢正斌，王玲芳，陆琛，吉海军，张辰，谢嘉雨，吕凯，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32