一种聚氨酯微孔弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯微孔弹性体，所述弹性体采用聚醚多元醇作为反应原料，并与其他各组分配合，得到的聚氨酯微孔弹性体在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、耐磨、耐折性能。本发明专利技术还提供了所述弹性体的制备方法。提供了所述弹性体的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯微孔弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚氨酯微孔弹性体，特别是应用于鞋底的聚醚型微孔弹性体，以及所述微孔弹性体的制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯微孔弹性体，又称聚氨基甲酸酯微孔弹性体，是一种主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，密度介于泡沫和实芯材料之间，泡孔的孔径在0.1～10μm。聚氨酯微孔弹性体兼顾了泡沫质轻、耐冲击性好、吸能、缓冲性能好和弹性体的强度高、耐磨性好的优点，所以特别适合作为鞋底材料。聚氨酯微孔弹性体按照所用多元醇的类型可分为聚酯型和聚醚型两大类。聚酯型微孔弹性体的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、耐磨、耐折性能优于聚醚型，但聚酯型微孔弹性体低温性能差，且容易发生水解和生物降解；而聚醚型微孔弹性体具有较好的低温性能、耐水解性能和抗霉变性能，和聚酯型相比，在降雨量大、寒冷地区和潮湿的工作环境中，聚醚型微孔弹性体作为鞋底材料具有非常大的优势，但由于聚醚型微孔弹性体耐折和耐磨性能较差，大大限制了其作为鞋底材料的推广和应用。
[0003]专利CN105492483A公开了耐水解的聚氨酯模制品，该聚氨酯模制品基于聚酯多元醇并且具有改进的耐水解稳定性，但和聚醚型聚氨酯相比，耐水解稳定性仍然相差很多。
[0004]专利CN1922235A公开了耐溶胀性聚氨酯整体泡沫体，该技术方案使用高环氧乙烷(EO)含量聚醚，提高了泡沫体的耐溶胀性，但该聚氨酯泡沫体作为鞋底使用时，整体密度偏高，不能满足当前对于轻量化、低成本的需求。
[0005]专利CN103483530A公开了一种聚醚型聚氨酯鞋底原液，为了提高力学性能，异氰酸酯组分中引入了聚二聚酸乙二醇二乙二醇酯，增加了产品成本及工艺复杂性；采用了含氟的物理发泡剂HCFC141B，会对环境造成影响；此外，该技术方案产品的密度较高(0.5g/cm3)，不符合轻量化需求。
[0006]因此，需要提供一种技术方案解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种聚氨酯微孔弹性体，所述弹性体采用聚醚多元醇作为反应原料，并与其他各组分配合，得到的聚氨酯微孔弹性体在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、耐磨、耐折性能。本专利技术还提供了所述弹性体的制备方法。
[0008]一种聚氨酯微孔弹性体，所述弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到；其中，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂；其中，所述聚醚多元醇包含聚醚二元醇和聚醚三元醇，所述扩链剂包含带有侧基的二元醇。
[0009]所述异氰酸酯组分指的是具有异氰酸酯基团的一类化合物，其实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲
基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1，4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、降冰片烷二异氰酸酯(NBDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)等，还包括上述异氰酸酯单体经过反应得到的聚异氰酸酯、异氰酸酯预聚物、异氰酸酯二聚体、异氰酸酯三聚体等，这类异氰酸酯化合物可以单独或组合使用。优选地，所述异氰酸酯组分为异氰酸酯预聚物。所述异氰酸酯预聚物指的是由聚醚/聚酯多元醇与异氰酸酯按一定比例反应，生成的以异氰酸酯基团封端的、具有反应性的化合物。使用异氰酸酯预聚物可以提高异氰酸酯组分的储存稳定性，便于运输储存；此外，使用异氰酸酯预聚物可以改善异氰酸酯化合物和异氰酸酯反应性组分的相容性，减少副反应的发生，提高最终产品的物理性能。进一步优选，所述异氰酸酯预聚物的制备不使用聚二聚酸乙二醇二乙二醇酯多元醇，聚二聚酸乙二醇二乙二醇酯多元醇耐水解性能低于聚醚多元醇，若和聚醚多元醇混合使用，会增加生产工艺的复杂性、提高生产成本、进一步影响产品性能。所述聚醚多元醇指的是采用小分子醇作为起始剂、环氧烷为单体聚合而成的一类化合物。
[0010]优选地，所述聚醚二元醇的起始剂为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，优选乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，数均分子量为1000～8000，优选2000～5000。进一步优选，所述聚醚二元醇是由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，其中，环氧乙烷的含量为10～70％，优选15～30％。
[0011]优选地，所述聚醚三元醇的起始剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种，优选丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的一种或多种，数均分子量为3000～9000，优选5000～8000。进一步优选，所述聚醚三元醇是由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，其中，环氧乙烷的含量为10～70％，优选10～30％。
[0012]聚醚二元醇与异氰酸酯组分反应生成线性软链段，可以起到增加弹性体柔韧性、延长断裂伸长率的作用；另外，柔顺性的软链段活动能力较强，结晶过程中进入晶格的速度快，容易形成软链段结晶，从而提高弹性体的拉伸强度和撕裂强度。聚醚三元醇和异氰酸酯化合物反应生成交联键，形成枝化的网络结构，这种结构可以有效限制分子链之间的滑移，在高应变下，使压缩应力传递均匀平稳，提高材料的抗形变能力。两种多元醇在本专利技术限定的范围内配合使用，会在弹性体中形成一种既富有柔韧性又有较高强度的交联结构，使聚氨酯弹性体性能更加优良。
[0013]所述异氰酸酯反应性组分中还可以包含聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚合物多元醇、生物基多元醇等。
[0014]在一个优选实例中，所述异氰酸酯反应性组分不包含聚酯多元醇。聚酯多元醇粘度大，易结晶，使用前需要加热处理，增加了操作成本；另外，聚酯多元醇不耐水解，且反应活性与聚醚多元醇相差较大，容易造成异氰酸酯化合物和异氰酸酯反应性组分反应不平衡，使力学性能变差。
[0015]在一个优选实例中，所述异氰酸酯反应性组分不包含聚合物多元醇。聚合物多元醇是一种含有有机填料的多元醇，虽然可以起到提高聚氨酯弹性体硬度和承载能力的作用，但是聚合物多元醇中的分散相有机填料在发泡过程中附着在泡孔壁上，起到了弱化泡孔壁的作用，造成泡孔壁破裂，容易引起聚氨酯弹性体表面气孔增多，造成外观变差。
[0016]在一个优选实例中，所述异氰酸酯反应性组分不包含聚醚一元醇。
[0017]聚醚一元醇中单官能度与异氰酸酯组分反应，终止了分子链的进一步增长，无法形成线性的长直链结构，破坏了分子链的交联，会导致聚氨酯弹性体强度和断裂伸长率都偏低。
[0018]所述扩链剂指的是分子中具有两个能与异氰酸酯基团反应的活性氢原子的小分子化合物，其实例包括但不限于乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到；其中，所述异氰酸酯反应性组分包含聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂；其中，所述聚醚多元醇包含聚醚二元醇和聚醚三元醇，所述扩链剂包含带有侧基的二元醇。2.根据权利要求1所述的弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯组分为异氰酸酯预聚物。3.根据权利要求1或2所述的弹性体，其特征在于，所述聚醚二元醇的起始剂为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，优选乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，数均分子量为1000～8000，优选2000～5000；进一步优选，所述聚醚二元醇是由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，其中，环氧乙烷的含量为10～70％，优选15～30％；所述聚醚三元醇的起始剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种，优选丙三醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺中的一种或多种，数均分子量为3000～9000，优选5000～8000；进一步优选，所述聚醚三元醇是由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，其中，环氧乙烷的含量为10～70％，优选10～30％。4.根据权利要求1～3任一项所述的弹性体，其特征在于，所述扩链剂包含带有侧基的二元醇和不含侧基的直链二元醇；优选地，所述带有侧基的二元醇为甲基丙二醇、3-甲基-1,5戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或多种，所述不含侧基的直链二元醇为1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、1,5戊二醇中的一种或多种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉领，林芳茜，徐志磊，刘新建，王林瑞，沈沉，赵怡，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：