一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法技术

本发明专利技术属于芳香族聚氨酯弹性体的制备领域，具体是一种简单的本体聚合法制备MDI基高透明聚氨酯弹性体的方法。在反应容器中加入大分子二元醇、小分子多元醇或大分子多元醇、以及4,4’‑二苯基甲烷二异氰酸酯，制成预聚物；然后搅拌并加入扩链剂，待溶液粘稠浇入准备好的模具中，待凝胶时模压硫化；最后，将模压硫化所得产品放置烘箱里硫化，自然冷却至室温，取出，获得MDI基高透明聚氨酯弹性体；所述扩链剂为二元醇和含双硫键二元醇的混合扩链剂。本发明专利技术通过调控多元醇的种类和用量得到支化结构聚氨酯，再通过扩链剂的种类及用量控制硬段相结晶尺寸，实现透明聚氨酯弹性体的高效可控合成，从而得到MDI基高透明聚氨酯弹性体。

【技术实现步骤摘要】
一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法
本专利技术属于芳香族聚氨酯弹性体的制备领域，具体是一种简单的本体聚合法制备MDI基高透明聚氨酯弹性体的方法。
技术介绍
透明聚氨酯既具有较好的光学性能，在憎水透明材料、夹层防弹玻璃、透明防护制品、眼镜片、透明防护涂层、装饰材料、工艺品等领域应用越来越广泛。在聚氨酯材料中，分子的结晶现象是影响材料透明性的重要因素。根据高聚物结构理论，只有无规非晶的聚合物，才有可能是透明的，而结晶共聚物，由于总是存在晶区和非晶区，光线对这两相的折射率不同，因此往往是不透明。聚酯聚氨酯中由于酯基极性高，易产生结晶，影响聚氨酯的透明性，而聚醚分子链间的相互作用力较聚酯弱，易无规随机排列，结晶度低，透明性好，因此透明聚氨酯多采用聚醚多元醇或聚醚聚酯混合多元醇制备。对于聚氨酯材料，硬段在强极性的氨基甲酸酯基团、氢键以及分子间作用力的作用下，容易产生有序排列而结晶，具有明显的微相分离结构，影响聚氨酯的透明性，且芳香族异氰酸酯合成的聚氨酯由于苯环的存在，在使用过程中会泛黄，学透明性下降。因此，芳香族异氰酸酯多用于对透明性要求不高的场合，透明聚氨酯多采用脂肪族异氰酸酯。Markf等用4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚乙二醇、聚丙二醇合成的芳香族聚氨酯材料其透光度仅能达到80%以上（Sonnenschein,M.F.;Rondan,N.;Wendt,B.L.;Cox,J.M.,Synthesisoftransparentthermoplasticpolyurethaneelastomers.2004,42,(2),271-278.）。
技术实现思路
本专利技术为了解决芳香族聚氨酯的透明性较差的问题，提供了一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，该方法的操作简单，周期短，效率高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：在反应容器中加入大分子二元醇、小分子多元醇或大分子多元醇、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，于70-130℃加热条件下搅拌1-6h，制成预聚物；然后将预聚物在70-120℃的环境下，搅拌并加入扩链剂，待溶液粘稠浇入准备好的模具中，待凝胶时在110-130℃模压硫化10-60min；最后，将模压硫化所得产品放置100-140℃的烘箱里，后硫化4-28h，自然冷却至室温，取出，获得MDI基高透明聚氨酯弹性体；所述扩链剂为二元醇和含双硫键二元醇的混合扩链剂。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述大分子二元醇的重量份数为51.6-297份，小分子多元醇的重量份数为0.046-0.67份，大分子多元醇的重量份数为0.9-5份，4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的重量份数为50-125份，二元醇的重量份数为2.48-27份，含双硫键二元醇的重量份数为9.24-43.12份。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述大分子二元醇为数均分子量600-3000的聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯二醇、聚丁二酸乙二醇酯二醇、聚丁二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚环氧丙烷醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种以任意比例混合的混合物。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述小分子多元醇为丙三醇、三羟甲基丙烷中的任一种；所用的大分子多元醇为数均分子量是300-1000的聚环氧丙烷醚三醇或丙氧化季戊四醇，聚己内酯三醇或聚己内酯四醇中的任一种。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述二元醇为乙醇、二甘醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的任一种；所述含双硫键二元醇为双（2-羟乙基）二硫化物。本专利技术通过本体聚合法制备MDI基高透明聚氨酯弹性体与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术通过调控多元醇的种类和用量得到支化结构聚氨酯，再通过扩链剂的种类及用量控制硬段相结晶尺寸，实现透明聚氨酯弹性体的高效可控合成，从而得到MDI基高透明聚氨酯弹性体。2、由于本专利技术采用本体聚合法，最多两步就可得到结构较为复杂的星型聚氨酯，原料易得便宜、对设备要求低，因而其不仅操作简单，生产周期短，效率高，因此可以减少设备投资，降低生产成本。3、本专利技术星型聚氨酯弹性体制备工艺属本体聚合法，因而避免现有技术采用溶剂制备的弊端，且无催化剂的使用，故生产过程绿色环保，有利于推广应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是对比例1所得聚氨酯弹性体样片图，从图中可以看出该聚氨酯弹性体有一定的透明度。图2是实施例1所得聚氨酯弹性体样片图，从图中可以看出该聚氨酯弹性体透明度很高。图3是对比例2所得聚氨酯弹性体样片图，从图中可以看出该聚氨酯弹性体透明度较差。图4为对比例1、对比例2和实施例1所得聚氨酯弹性体紫外透过率曲线图，从图中可以明显的看出，实施例1所得透明聚氨酯弹性体透光率明显高于对比例1和比例2中聚氨酯弹性体，高达94%（800nm处），对比例1为64%，对比例2仅为44%。图5是对比例1所得聚氨酯弹性体拉伸断面的扫描电镜图，从图中可以明显地看出软硬段之间的微相分离，软段作为连续相，硬段粒径尺寸为10μm左右。图6是实施例1所得透明聚氨酯弹性体拉伸断面的扫描电镜图，从图中可以看出硬段尺寸明显变小，400nm左右，这就说明通过控制晶粒尺寸小于可见光波长时，结晶聚氨酯也是透明的。图7是对比例2所得聚氨酯弹性体拉伸断面的扫描电镜图，从图中可以、看出软硬段之间的微相分离，软段作为连续相，硬段粒径尺寸为5μm左右。图8为对比例1、对比例2和实施例1所得聚氨酯弹性体XRD曲线图，从图中可以看出对比例1和对比例2的峰强度相对于实施例1高，说明对比例1所得聚氨酯结晶性能强于实施例1。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：在反应容器中加入大分子二元醇、小分子多元醇或大分子多元醇、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），于70-130℃加热条件下搅拌1-6h，制成预聚物；然后将预聚物在70-120℃的环境下，搅拌并加入扩链剂，待溶液粘稠浇入准备好的模具中，待凝胶时在110-130℃模压硫化10-60min；最后，将模压硫化所得产品放置100-140℃的烘箱里，后硫化4-28h，自然冷却至室温，取出，获得MDI基高透明聚氨酯弹性体；所述扩链剂为二元醇和含双硫键二元醇的混合扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在反应容器中加入大分子二元醇、小分子多元醇或大分子多元醇、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，于70-130℃加热条件下搅拌1-6 h，制成预聚物；然后将预聚物在70-120℃的环境下，搅拌并加入扩链剂，待溶液粘稠浇入准备好的模具中，待凝胶时在110-130℃模压硫化10-60 min；最后，将模压硫化所得产品放置100-140℃的烘箱里，后硫化4-28 h，自然冷却至室温，取出，获得MDI基高透明聚氨酯弹性体；/n所述扩链剂为二元醇和含双硫键二元醇的混合扩链剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在反应容器中加入大分子二元醇、小分子多元醇或大分子多元醇、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，于70-130℃加热条件下搅拌1-6h，制成预聚物；然后将预聚物在70-120℃的环境下，搅拌并加入扩链剂，待溶液粘稠浇入准备好的模具中，待凝胶时在110-130℃模压硫化10-60min；最后，将模压硫化所得产品放置100-140℃的烘箱里，后硫化4-28h，自然冷却至室温，取出，获得MDI基高透明聚氨酯弹性体；
所述扩链剂为二元醇和含双硫键二元醇的混合扩链剂。


2.根据权利要求1所述的一种MDI基高透明聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述大分子二元醇的重量份数为51.6-297份，小分子多元醇的重量份数为0.046-0.67份，大分子多元醇的重量份数为0.9-5份，4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的重量份数为50-125份，二元醇的重量份数为2.48-27份，含双硫键二元醇的重量份...

【专利技术属性】
技术研发人员：党海春，李振中，王国良，刘占洲，雷春兴，史晓飞，覃渝捷，卫如意，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：山西;14