一种疏水性聚酯多元醇及基于其制备的聚氨酯弹性体制造技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种疏水性聚酯多元醇及基于其制备的聚氨酯弹性体。本发明专利技术提供一种疏水性聚酯多元醇，其是由长链二元酸与二元醇聚合而成，分子量2000‑6000g/mol，优选3500‑5500g/mol；其中，所述二元醇为侧基二元醇，或者侧基二元醇与直链二元醇的组合；所述长链二元酸与二元醇的摩尔比例为1：(1.05‑1.25)。并提供了基于所述疏水性聚酯多元醇制备的聚氨酯弹性体，其包含如下组分：疏水性聚酯多元醇70‑80％，扩链剂5‑8％，二苯基甲烷二异氰酸酯15‑25％。本发明专利技术通过制备出不同于二聚酸体系的多元醇单体，进而基于其合成热塑性聚氨酯弹性体，可以具有透明、低硬度、疏水性、防污耐水解、力学性能优异等性能，并且成型快，可进行挤出注塑加工，满足电子电器、智能穿戴材料等的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性聚酯多元醇及基于其制备的聚氨酯弹性体
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种疏水性聚酯多元醇及基于其制备的聚氨酯弹性体。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。热塑性聚氨酯弹性体具有优异的强度、弹性、耐候、耐磨性等综合性能，可以广泛应用于电子注塑、挤出等领域。热塑性聚氨酯弹性体是由多元醇化合物(聚酯、聚醚等多元醇)与二元或多元异氰酸酯反应制得，聚氨酯的结构是软段和硬段以嵌段、接枝或互穿网络的方式组成。软段通常为聚醚或聚酯，赋予聚氨酯以柔性和韧性，硬段通常为二异氰酸酯与小分子二元醇或二元胺扩链剂的缩聚物，赋予聚氨酯以强度和刚度。通过调节软段和硬段的比例、不同多元醇的结构可获得性能各异的聚氨酯。但是，常规的聚氨酯材料均是亲水性的。在某些电子产品的应用上对材料提出疏水、防脏的需求，因此需要对热塑性聚氨酯弹性体的疏水性等进行改进，目前为提高热塑性聚氨酯弹性体的疏水和耐水解性能一般采用二聚酸体系，因有研究认为含至少18个烷基碳的长链组分可以为疏水性作出贡献，但是二聚酸体系存在反应性差、所得聚氨酯产品成型差等弊端，很难进行实际应用。也有研究人员在常规聚氨酯材料体系中引入硅氧烷、氟化单体等组分，虽然对其疏水性等有所改善，但氟硅组分的引入会明显降低聚氨酯材料的物理性能，且存在气味、析出等风险，成本也较高，很难进行推广。
技术实现思路
正如
技术介绍
中论述的现有技术方案的缺陷及不足，本专利技术通过制备出不同于二聚酸体系的多元醇单体，进而基于其合成热塑性聚氨酯弹性体，可以具有透明、低硬度、疏水性、防污耐水解、力学性能优异等性能，并且成型快，可进行挤出注塑加工，满足电子电器、智能穿戴材料等的应用需求。具体地，本专利技术的技术方案如下所述：在本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种疏水性聚酯多元醇，其是由长链二元酸与二元醇聚合而成，分子量2000-6000g/mol，优选3500-5500g/mol；所述长链二元酸与二元醇的摩尔比例为1：(1.05-1.25)；其中，所述二元醇为侧基二元醇，或者侧基二元醇与直链二元醇的组合；进一步的，所述侧基二元醇与直链二元醇的组合中，直链二元醇占侧基二元醇与直链二元醇总量的摩尔比例为0-20％。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述疏水性聚酯多元醇的制备方法：以长链二元酸、二元醇为原料，在钛酸酯或有机锡类催化剂的催化下进行酯化反应制得。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供一种基于第一方面所述疏水性聚酯多元醇制备的热塑性聚氨酯弹性体，其包含如下组分：疏水性聚酯多元醇70-80％，扩链剂5-8％，二苯基甲烷二异氰酸酯15-25％；所述聚氨酯弹性体的硬度为55-75A，优选60-70A。在本专利技术的第四方面，本专利技术提供一种第三方面所述热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，所述制备方法为采用一步法反应挤出工艺或预聚体法工艺制备。在本专利技术的第五方面，本专利技术提供一种第三方面所述热塑性聚氨酯弹性体在注塑加工表带、腕带、护套领域的应用。本专利技术的具体实施方式具有以下有益效果：1)采用长链二酸和侧基二元醇制备了疏水性多元醇，通过对分子量的调控可以应用到低硬度TPU的合成，产品水滴角均＞90°，达因值≤34，相比于二聚酸、蓖麻油酸等体系反应性更优异；2)相比于二聚酸、蓖麻油体系，本专利技术的实施方式在透明性、成型性、外观色泽、力学性能方面有显著优势，可正常应用于注塑和挤出加工，改善了二聚酸、蓖麻油体系聚氨酯产品发粘、发黄、浊度高、性能差的问题；3)提供的疏水性聚酯多元醇及其TPU制品，具有疏水防污的效果，采用油性笔、口红、唇膏、油污等测试均具有耐脏防污效果，与氟硅改性的聚氨酯弹性体相比防污效果优异且无异常气味、不会由于氟硅体系的相容性差导致力学性能低、无析出风险，可以替代氟硅改性的聚氨酯弹性体应用于对耐脏污要求较高的智能穿戴设备领域。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本专利技术所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本专利技术所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本专利技术方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。正如
技术介绍
中论述的，现有技术中的聚氨酯弹性体的疏水性、防脏、耐水解以及成型性等方面存在一定的不足，鉴于此，本专利技术通过制备出不同于二聚酸体系的多元醇单体，进而基于其合成热塑性聚氨酯弹性体，具有透明、低硬度、疏水性、防污耐水解、力学性能优异等性能，并且成型快，可进行挤出注塑加工，满足电子电器、智能穿戴材料等的应用需求。本专利技术的一种实施方式中，提供了一种疏水性聚酯多元醇，其是由长链二元酸与二元醇聚合而成，分子量2000-6000g/mol，优选3500-5500g/mol；其中，所述长链二元酸与二元醇的摩尔比例为1：(1.05-1.25)；所述二元醇为侧基二元醇，或者侧基二元醇与直链二元醇的组合；直链二元醇在所述侧基二元醇与直链二元醇的组合中所占的摩尔比例为0-20％，优选为0-10％，进一步优选为0-5％。在一种具体的实施方式中，所述长链二元酸为高级饱和脂肪酸的一种；优选为十一碳二元酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸中的至少一种；进一步优选为十二碳二酸。在一种具体的实施方式中，所述侧基二元醇为2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基丁基丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇中的至少一种；优选2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇与2-乙基丁基丙二醇的组合或者2-甲基-1,3-丙二醇与3-甲基-1,5-戊二醇的组合，进一步优选为2-甲基-1,3-丙二醇。在一种具体的实施方式中，所述侧基二元醇与直链二元醇的组合中，直链二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1，4-环己烷二甲醇中的至少一种；本专利技术的一种实施方式中，提供一种上述所述疏水性聚酯多元醇的制备方法为：以长链二元酸、二元醇为原料，在钛酸酯或有机锡类催化剂的催化下进行酯化反应制得。在一种具体的实施方式中，疏水性聚酯多元醇的制备方法包括如下步骤：将长链二元酸、二元醇在氮气保护下按比例投入反应器中，升温搅拌，140-160℃反应3-5h，然后按照20-30℃/h的升温速率升温至220-230℃反应2-5h，加入钛酸酯或有机锡类催化剂30-100ppm，反应1-3h后抽真空反应4-8h，酸值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疏水性聚酯多元醇，其特征在于，其是由长链二元酸与二元醇聚合而成，分子量2000-6000g/mol，优选3500-5500g/mol；/n其中，所述长链二元酸与二元醇的摩尔比例为1：1.05-1.25；所述二元醇为侧基二元醇，或者侧基二元醇与直链二元醇的组合；/n直链二元醇在所述侧基二元醇与直链二元醇的组合中所占的摩尔比例为0-20％，优选为0-10％，进一步优选为0-5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种疏水性聚酯多元醇，其特征在于，其是由长链二元酸与二元醇聚合而成，分子量2000-6000g/mol，优选3500-5500g/mol；
其中，所述长链二元酸与二元醇的摩尔比例为1：1.05-1.25；所述二元醇为侧基二元醇，或者侧基二元醇与直链二元醇的组合；
直链二元醇在所述侧基二元醇与直链二元醇的组合中所占的摩尔比例为0-20％，优选为0-10％，进一步优选为0-5％。


2.如权利要求1所述的疏水性聚酯多元醇，其特征在于，所述长链二元酸为高级饱和脂肪酸的一种；优选为十一碳二元酸、十二碳二酸、十三碳二酸、十四碳二酸、十五碳二酸、十六碳二酸中的至少一种；进一步优选为十二碳二酸。


3.如权利要求1所述的疏水性聚酯多元醇，其特征在于，所述侧基二元醇为2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基丁基丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、新戊二醇中的至少一种；优选为2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇与2-乙基丁基丙二醇的组合或者2-甲基-1,3-丙二醇与3-甲基-1,5-戊二醇的组合，进一步优选为2-甲基-1,3-丙二醇。


4.如权利要求1所述的疏水性聚酯多元醇，其特征在于，所述直链二元醇包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1，4-环己烷二甲醇中的至少一种。


5.权利要求1所述疏水性聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，以长链二元酸、二元醇为原料，在钛酸酯或有机锡类催化剂的催化下进行酯化缩聚反应制得。


6.如权利要求5所述的疏水性聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将长链二元酸、二元醇在氮气保护下按比例投入反应器中，升温搅拌，140-160℃反应3-5h，然后按照20-30℃/h的升温速率升温至220-230℃反应2-5h，加入钛酸酯或有机锡类催化剂30...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德富，宋红玮，王仁鸿，张生，任光雷，
申请(专利权)人：美瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37