一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，公开了一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用。该聚氨酯弹性体材料是由以下摩尔份数计量的原料制备得到：低分子二醇1.00份、二异氰酸酯2.00～6.00份、扩链剂1.00～5.00份。本发明专利技术聚氨酯弹性体材料以分子量2000～3000的端羟基硅油、端羟基氟硅油、端烷羟基硅油和端烷羟基氟硅油为软段，软段柔软而不易结晶，在低温下仍然可以保持较好的弹性；配合含有环己基结构的二异氰酸酯和扩链剂为硬段，具有非常高的玻璃化转变温度和软化点，在高温物性保持率优异。合成的聚氨酯弹性体材料具有应用温度范围宽、高强度、高撕裂、耐水、耐油以及压缩永久变形率低的特点。

A Polyurethane Elastomer Material for Wide Temperature Range Application and Its Preparation Method and Application

The invention belongs to the technical field of macromolecule materials, and discloses a polyurethane elastomer material for wide temperature range application and its preparation method and application. The polyurethane elastomer material was prepared from the following molar fractions of raw materials: 1.00 parts of low molecular glycol, 2.00-6.00 parts of diisocyanate and 1.00-5.00 parts of chain extender. The polyurethane elastomer material of the invention takes hydroxyl-terminated silicone oil, hydroxyl-terminated fluorosilicone oil, alkyl-terminated hydroxyl silicone oil and alkyl-terminated hydroxyl fluorosilicone oil with molecular weight 2000-3000 as soft segments, soft segments are not easy to crystallize, and can still maintain good elasticity at low temperatures; with diisocyanate with cyclohexyl structure and chain extender as hard segments, it has very high glass transition temperature and softening. Point, excellent retention rate at high temperature. The synthetic polyurethane elastomer material has the characteristics of wide application temperature range, high strength, high tear resistance, water resistance, oil resistance and low compression permanent deformation rate.

【技术实现步骤摘要】
一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的材料，具有硬度范围宽、弹性好、耐磨以及机械强度高等优点。在电子通信、脚轮、动物耳标、电线电缆、运动器材、表带、密封件、辊轮、汽车防尘罩、医疗器材、水带内衬、空压管、传输带、水袋以及薄膜等领域有着广泛的应用。对于常规聚氨酯弹性体，聚醚型聚氨酯弹性体可以在较低的温度下使用，但是耐高温性能较差；聚碳酸酯型聚氨酯弹性体可以在较高温度下使用，但是耐低温性能较差。现有技术中很难实现聚氨酯弹性体同时具有耐高温和耐低温的技术特征，对于既有高温又有低温的工况中，现有的聚氨酯弹性体材料很难满足应用需求；硅橡胶和氢化丁腈橡胶具有较好的宽温域应用性能，但是拉伸强度和撕裂强度较低。专利技术专利201710274384.X《一种基于网络结构设计的宽温域聚氨酯弹性体阻尼材料及方法与应用》公开了一种基于网络结构设计的宽温域聚氨酯弹性体阻尼材料及方法与应用。所述阻尼材料，由以下组分制备而成：聚氨酯预聚物11～37重量份，悬挂链预聚物7～30重量份，端羟基超支化聚酯1～25重量份；所述聚氨酯预聚物是由聚酯二元醇、二异氰酸酯在催化剂的作用下反应得到；所述悬挂链预聚物是由端单羟基化合物、二异氰酸酯在催化剂的作用下反应得到。该专利技术的阻尼材料有效阻尼温域宽度约170℃，温域范围内阻尼性能优异，其阻尼因子tanδ≥0.3，并且该专利技术的聚氨酯阻尼材料高低温阻尼性能好，高温有效阻尼可达120℃，具有较好的应用前景。专利技术专利201610519185.6《一种宽温域高阻尼聚氨酯弹性体材料及其制备方法》公开了一种宽温域高阻尼聚氨酯弹性体材料及其制备方法。该制备方法采用聚酯二元醇与双异氰酸根原料反应制备聚氨酯预聚体，再以HDI三聚体为交联剂，含动态可逆二硫键原料作为扩链剂，浇注于聚四氟乙烯板模具中，排除气泡，保温固化成型。本专利技术利用该分子结构设计并合成的聚氨酯弹性体，该阻尼材料超过220℃(-50℃～178℃)温域范围内阻尼因子tanδ>0.3，超过200℃(-44℃～165℃)温域范围阻尼因子tanδ>0.4，具有良好的高低温阻尼性能，可望在建筑材料、汽车、国防和航空航天等领域的减震降噪方面得到广泛应用。专利技术专利201410583691.2《一种宽温域模量稳定聚氨酯微孔弹性体的制备方法》公开了一种宽温域模量稳定聚氨酯微孔弹性体的制备方法，解决现有技术中汽车用聚氨酯缓冲块低温模量变化率高的技术问题。该方法包括：(1)预聚体制备；步骤(2)预聚体混合；步骤(3)扩链剂制备；步骤(4)共混；步骤(5)浇注成型；步骤(6)后硫化工艺。本专利技术方法制备的聚氨酯微孔弹性体的玻璃化温度达到-67.5℃，从-40℃到40℃变化率低至77％([E’(-40℃)-E’(40℃)]/E’(40℃)，本专利技术能够使聚氨酯微孔弹性体在低温-40℃自然区域维持较好的弹性。特别适用于低温性能优异的聚氨酯减振缓冲块材料。以上技术文献中公开的聚氨酯弹性体材料更强调的是在宽温域条件下材料的阻尼性能。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料；该聚氨酯弹性体材料具有应用温度范围宽、高强度、高撕裂、耐水、耐油以及压缩永久变形率低的特点。本专利技术的另一目的在于提供一种上述宽温域应用的聚氨酯弹性体材料的制备方法；该方法是将低分子二醇脱水后与二异氰酸酯在一定温度下反应，制备预聚体；将脱水的功能填料加入预聚体中混合均匀，随后加入熔融的扩链剂，混合均匀，进行扩链反应，然后浇注到模具中进行熟化处理，得到一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料。本专利技术的再一目的在于提供一种上述宽温域应用的聚氨酯弹性体材料的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，该聚氨酯弹性体材料是由以下摩尔份数计量的原料制备得到：低分子二醇1份二异氰酸酯2.00～6.00份扩链剂1.00～5.00份所述低分子二醇的分子量为1000～3000，具体为端羟基硅油、端羟基氟硅油、端烷羟基硅油和端烷羟基氟硅油中的至少一种。端羟基硅油、端羟基氟硅油、端烷羟基硅油和端烷羟基氟硅油主链结构中的含有大量的-Si-O-官能团，具有优良的低温柔性、耐高温以及耐油性的特点。所述二异氰酸酯为1,4-环己烷二异氰酸酯和1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯中的至少一种。1,4-环己烷二异氰酸酯和1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯分子中的环己基，分子对称，结构规整，具有优异的结晶性、耐高温和承压性能。所述扩链剂为1,4-环己烷二胺和1,4-环己烷二甲基二胺中的至少一种。1,4-环己烷二胺和1,4-环己烷二甲基二胺分子中的环己基，分子对称，结构规整，具有很好的结晶性、耐高温和承压性能。上述宽温域应用的聚氨酯弹性体材料的制备方法包括以下具体步骤：(1)将计量的低分子二醇在100～120℃下真空脱水1～4小时，然后降温至60～80℃，加入计量的二异氰酸酯，搅拌使二异氰酸酯溶解于低分子二醇中，控温50～70℃，反应2～4小时，得到预聚体；(2)将预聚体加热至60～80℃，将计量的扩链剂在50～60℃预热1～2小时，将预热后的扩链剂加入至预聚体中并混合均匀，浇注到100～120℃模具中，在100～120℃真空烘箱中硫化40～60分钟，然后在80～120℃真空烘箱中熟化16～24小时，得到宽温域应用的聚氨酯弹性体材料。上述宽温域应用的聚氨酯弹性体材料在电线电缆、密封件以及医疗器材橡塑制品中的应用。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：本专利技术提供的一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料以分子量2000～3000的端羟基硅油、端羟基氟硅油、端烷羟基硅油和端烷羟基氟硅油为软段，软段柔软而不易结晶，在低温下仍然可以保持较好的弹性；配合含有环己基结构的二异氰酸酯和扩链剂为硬段，具有非常高的玻璃化转变温度和软化点，在高温物性保持率优异。合成的一种轻量化气动活塞用聚氨酯弹性体材料具有应用温度范围宽、高强度、高撕裂、耐水、耐油以及压缩永久变形率低的特点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料的制备方法(1)将1000.00g端羟基硅油(Mn＝1000)在100℃下真空脱水1小时，然后降温至60℃，加入332.14g1,4-环己烷二异氰酸酯，搅拌使1,4-环己烷二异氰酸酯溶解于端羟基硅油中，控温50℃，反应2小时，得到预聚体；(2)将预聚体加热至60℃，将114.12g1,4-环己烷二胺在50℃预热1小时，取预热后的1,4-环己烷二胺扩链剂加入至预聚体中并混合均匀，浇注到100℃模具，在100℃真空烘箱中硫化40分钟，然后在80℃真空烘箱中熟化16小时，得到一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料。上述一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料可用挤出或注塑加工电线电缆、密封件以及医疗器材等橡塑制品。实施例2：一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料的制备方法(1)将2000.00g端羟基氟硅油(Mn＝2000)在110℃下真空脱水2小时，然后降温至70℃，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，其特征在于：该聚氨酯弹性体材料是由以下摩尔份数计量的原料制备得到：低分子二醇                             1.00份二异氰酸酯                             2.00～6.00份扩链剂                                 1.00～5.00份。

【技术特征摘要】
1.一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，其特征在于：该聚氨酯弹性体材料是由以下摩尔份数计量的原料制备得到：低分子二醇1.00份二异氰酸酯2.00～6.00份扩链剂1.00～5.00份。2.根据权利要求1所述的一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述低分子二醇的分子量为1000～3000，具体为端羟基硅油、端羟基氟硅油、端烷羟基硅油和端烷羟基氟硅油中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述二异氰酸酯为1,4-环己烷二异氰酸酯和1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种宽温域应用的聚氨酯弹性体材料，其特征在于：所述扩链剂为1,4-环己烷二胺和1,4-环己烷二亚甲基二胺中的至少一种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊杰，
申请(专利权)人：广东中瀚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44