一种吸水膨胀弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种吸水膨胀弹性体及其制备方法，所述弹性体原料包括，多元酸和/或酸酐，多元醇，软段结构单体，交联剂，酯类单体，所述多元酸和/或酸酐包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯酐中的一种或一种以上组合；所述交联剂为主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐与主链碳原子数不高于6的多元醇反应得到的产物；所述酯类单体为a位含有氢原子的三元酯。本发明专利技术采用的交联剂可以与a位含有氢原子的三元酯发生迈克尔加成反应，并且可以通过此反应控制交联程度，使得最终的弹性体吸水性能优异，且吸水后的弹性体依旧保持了较好的结构力学性能。的结构力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种吸水膨胀弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术属于合成高分子弹性体
，尤其涉及一种吸水膨胀弹性体及其制备方法。

技术介绍

[0002]吸水膨胀型弹性体是一种既具有弹性密封又具有吸水膨胀止水双重功能的新型功能高分子材料，在保持了橡胶高弹性的同时又具有快速吸水的性能。吸水膨胀弹性体的吸水机理如下：弹性基体主要由高聚合度碳、氢链节构成，本身是疏水性物质。当在基体中引入亲水基团或亲水性组分后，再与水接触时，水分子会进入基体中，与弹性体中的亲水性基团形成极强的亲和力，并将弹性体中的亲水性物质溶解或溶胀，在弹性体内外形成渗透压差，这种压差促进水向弹性体内部渗透。亲水性物质不断吸收水分，致使弹性体发生形变。当弹性体自身抗形变力和渗透压差相等时，达到平衡，即达到静水最大膨胀率，吸水膨胀作用保持相对稳定。
[0003]目前吸水膨胀弹性体的制备方法主要有两种：物理共混和化学接枝。物理共混制备吸水膨胀弹性体是将弹性体与吸水树脂进行物理共混得到的吸水膨胀弹性体。化学接枝法制备吸水膨胀弹性体是通过化学反应把亲水性基团或链段接枝到弹性体大分子上得到的具有吸水能力的弹性体。
[0004]与物理共混法相比，通过化学接枝法制备的吸水膨胀弹性体具有微观相容性好、强度高、反复性能好等优点。但接枝反应困难，工艺繁琐。目前现有技术中吸水膨胀弹性体大多采用物理共混的方法，涉及化学接枝的报道不多。专利申请CN115403738A揭示了一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，以聚乙二醇和4,4
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二环己基甲烷二异氰酸酯在催化剂作用下进行快速反应，形成聚氨酯预聚体，将银纳米线和4,4
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二羟基二苯二硫醚进行反应，形成复合扩链液，同时具备扩链和交联性能，将复合扩链液加入预聚物中进行聚合反应，经过12小时的扩链反应后将反应液烘干得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体，该方法需要大量的N，N
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二甲基甲酰胺溶剂，且需对溶剂回收处理，整个工艺较为复杂。专利申请CN111285971A揭示了一种吸水膨胀橡胶的制备方法，该专利技术先以溶有引发剂和交联剂的亲水性单体N
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乙烯基吡咯烷酮溶胀氯化聚乙烯橡胶，然后进行自由基聚合，得到聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶，但该方法采用了自由基聚合，使得聚合程度不可控。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种吸水膨胀弹性体及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0007]一种吸水膨胀弹性体，所述弹性体原料包括，多元酸和/或酸酐，多元醇，软段结构单体，交联剂，酯类单体，所述多元酸和/或酸酐包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯酐中的一种或一种以上组合，所述交联剂为主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐与主链碳原子数不高于6的多元醇反应得到的产物；所述酯类单体为α位含有氢原子的三
元酯。
[0008]优选地，所述主链碳原子数不高于6的多元醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇中的一种或一种以上，所述主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐包括均苯四甲酸酐、马来酸酐、衣康酸、富马酸中的一种或一种以上的组合。
[0009]优选地，所述酯类单体包括柠檬酸三乙酯，柠檬酸三丙酯，甲烷三羧酸三乙酯，1,1,2
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乙烷三羧酸三乙酯中的一种或一种以上。
[0010]优选地，所述交联剂与所述酯类单体的添加量均为总投料量的1％～24％(摩尔比)。
[0011]优选地，所述多元酸和/或酸酐还包括1,4
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环己烷二甲酸、己二酸、癸二酸、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、马来酸酐、衣康酸、富马酸中的一种或一种以上组合；所述多元醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,4
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丁二醇、新戊二醇、1,4
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环己烷二甲醇中的一种或一种以上的任意组合。
[0012]优选地，所述软段结构单体包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二元醇中的一种或者一种以上组合。
[0013]优选地，所述弹性体原料中还包括催化剂，所述催化剂包括但不限于为醋酸钠、醋酸锌、醋酸锰、醋酸锑、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、氧化二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、乙二醇锑、三氧化二锑、乙醇钠、氢化钠、氨基钠、过氧化苯甲酰中的一种或一种以上组合。
[0014]优选地，以上任意一种吸水膨胀弹性体的制备方法，包括如下步骤：
[0015]S1、将主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐，与主链碳原子数不高于6的多元醇进行反应，制备得到交联剂；
[0016]S2、将S1制备获得的交联剂与其他原料通过本体熔融共聚法制备获得聚酯弹性体。
[0017]优选地，所述S1包括如下步骤：
[0018]S11、将主链碳原子数不高于6的多元醇投入反应釜中，快速升温到85～90℃进行熔融；
[0019]S12、将主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐投入反应釜中，在80～90℃酯化；
[0020]S13、加去离子水，降温至0～5℃放置24h以上，得白色沉淀；
[0021]S14、将得到的白色沉淀过滤，真空干燥，得粉末状白色固体即为所需的交联剂；
[0022]所述S2包括如下步骤：
[0023]S21、将除去交联剂之外的原料及酯化催化剂投入到不锈钢反应釜中，在氮气保护下搅拌并快速升温到100～150℃进行充分混合；
[0024]S22、逐步升温至170～190℃反应2～3小时，再升温至200～225℃继续反应当酯化率>95％时结束反应；
[0025]S23、将S1制备的交联剂投入到反应釜，继续升温搅拌并缓慢减压，温度控制在225～240℃之间，逐步减压到100Pa以下进行缩聚反应；
[0026]S24、取样分析，当聚合物粘度达到1dl/g时停止搅拌，消除真空，加压出料得到吸水膨胀弹性体。
[0027]本专利技术的有益效果体现在：本专利技术采用的交联剂可以与α位含有氢原子的三元酯
发生迈克尔加成反应，且通过此反应可以控制交联程度。制备的交联剂保留了未反应的端羧基，增加了亲水性基团的数量，有利于水分子更容易、更快的扩散，使得最终的弹性体吸水性能优异，同时，吸水后的弹性体依旧保持了较好的结构力学性能。
具体实施方式
[0028]以下结合实施例具体阐述本专利技术的技术方案，本专利技术揭示了一种吸水膨胀弹性体及其制备方法。
[0029]所述一种吸水膨胀弹性体的原料包括，多元酸和/或酸酐，多元醇，软段结构单体，交联剂，酯类单体，所述多元酸和/或酸酐包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯酐中的一种或一种以上组合。本专利技术中，多元酸和/或酸酐包括以下组合：多元酸、酸酐、多元酸和酸酐组合，而苯酐作为邻苯二甲酸的酸酐，通常在选用时，苯酐与邻苯二甲酸进行择一选择。
[0030]进一步的，所述多元酸和/或酸酐还选择性的包括1,4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述弹性体原料包括，多元酸和/或酸酐，多元醇，软段结构单体，交联剂，酯类单体，所述多元酸和/或酸酐包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯酐中的一种或一种以上组合，所述交联剂为主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐与主链碳原子数不高于6的多元醇反应得到的产物；所述酯类单体为a位含有氢原子的三元酯。2.如权利要求1所述的一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述主链碳原子数不高于6的多元醇包括三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇中的一种或一种以上，所述主链碳原子数不高于6的不饱和多元酸或酸酐包括均苯四甲酸酐、马来酸酐、衣康酸、富马酸中的一种或一种以上的组合。3.如权利要求1所述的一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述酯类单体包括柠檬酸三乙酯，柠檬酸三丙酯，甲烷三羧酸三乙酯，1,1,2
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乙烷三羧酸三乙酯中的一种或一种以上。4.如权利要求1所述的一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述交联剂与所述酯类单体的添加量均为总投料量摩尔比的1%~24%。5.如权利要求1所述的一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述多元酸和/或酸酐还包括1,4
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环己烷二甲酸、己二酸、癸二酸、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、马来酸酐、衣康酸、富马酸中的一种或一种以上组合；所述多元醇包括乙二醇、1,2
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丙二醇、1,4
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丁二醇、新戊二醇、1,4
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环己烷二甲醇中的一种或一种以上的任意组合。6.如权利要求1所述的一种吸水膨胀弹性体，其特征在于：所述软段结构单体包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二元醇其中的一种或者一种以上组合。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭申来，汪亚雄，马培培，
申请(专利权)人：中瀚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：