聚氨酯弹性体制造技术

本发明专利技术属于有机高分子化合物领域，涉及一种聚氨酯弹性体，是由复合多元醇和有机异氰酸酯反应制得的异氰酸预聚体扩链而成，所述的复合多元醇由聚酯多元醇和聚醚多元醇组成，所述的聚酯多元醇是由二元酸和一缩丙二醇、一缩乙二醇缩聚而成，所述的聚醚多元醇是由环氧乙烷和／或环氧丙烷聚合而成，所述的有机异氰酸酯是由芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯组成，扩链用的扩链剂为胺类扩链剂。本发明专利技术从聚氨酯结构和性能的理论出发，采用公知预聚合成，浇注成型，本体合成无溶剂环保的聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体具有超高极限断裂延伸率（大于１０００％），以满足特种粘合、减震和密封等特种领域的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机高分子化合物领域，涉及一种高分子弹性体，具体地说是一种聚 氨酯弹性体。
技术介绍
1936年，德国化学家奥托.拜耳(Otto Bayer)在研究异氰酸酯的加成聚合反应 过程中，合成出链段含有氨基甲酸酯特征基团的高分子。由于聚氨酯(PU)具有优良的综 合物理性能，可以制成弹性体、涂料、纤维、粘胶剂等不同用途的产品，因此在此后的几十年 间，聚氨酯工业发展极为迅速，目前已经成为世界五大塑料之一。然而，聚氨酯弹性体材料 在某些应用领域需超高的延伸率(大于1000%)，为了达到这一目标，可通过结构与性能关 联性进行配方和工艺的系统设计。该类聚氨酯材料是近年来工业界新产品发展的一个研究 方向。因此，不断改善PU的某一特种性能指标逐渐成为当今聚氨酯材料的研究热点之一。聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，凡是在高分子主链上含有许多重复氨基甲酸酯基 团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯，一般是由聚合物多元醇(聚醚或聚酯)、有机多 异氰酸酯和二氨或二醇类扩链剂(包括交联剂)聚合而成，是一种嵌段聚合物。一般长 链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成，软段和硬段的种类和比例 影响着材料的软硬程度、强度等性能。聚氨酯弹性体的聚集态结构包括硬段相、软段相及中间相。低聚物多元醇具有柔 顺性而构成软段相，异氰酸酯及小分子扩链剂(多元醇或多元胺)形成硬段相，在分子 链中软段与硬段相互交替，形成嵌段结构，由于硬段与具有柔顺性的软段在热力学上的不 相容性导致了微相分离。硬段通常以硬段微区结构存在，硬段间存在分子氢键键合。由于 较强的氢键使硬段聚集，形成硬段区分散在软段相中的两相结构，在聚合物基体内部形成 相区或微相区。聚氨酯弹性体的力学性能取决于聚氨酯弹性体是否能发生微相分离和微相 分离的程度。这是因为硬段微区在应力作用下能够集聚能量，使微区本身发生变形，消耗能 量。目前，对聚氨酯弹性体的聚集结构与性能关系的研究多侧重于延伸率400-800%体系， 而延伸率大于1000%聚氨酯弹性体的研究还比较缺乏。聚氨酯弹性体物理性能和分子量、分子间的作用力、链段的柔韧性、支化和交联， 取代基的位置、极性和体积大小等因素有关系。聚氨酯弹性体是由软链段和硬链段嵌段组 成的，在硬链段之间有大量的氢键生成，这种强的静电力作用，除影响其力学性能外，还能 导致硬链段的聚集，产生微相分离，提高弹性体的力学性能。力学性能是判断聚氨酯弹性体 最重要指标，所以对其与结构关系的研究显得极为必要。目前这方面的国内外相关报道很 多，而对超高延伸率聚氨酯弹性体力学性能性能与结构的关系研究很少，在保证聚氨酯延 伸率的同时，提高其他相应的性能以及其它功能，是该种聚氨酯弹性体推广应用所面临的 关键问题。如申请号为 CN200710157802、CN200810036519、CN200910021607. 7 中提供的聚 氨酯弹性体的延伸率均为400-600%左右，最大的也仅达到800%，难以满足某些特种领域的 要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷提供一种聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体的延伸率大 于1000%，可满足特殊领域对弹性的要求。本专利技术的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的一种聚氨酯弹性体，是由复合多元醇和有机异氰酸酯反应制得的异氰酸预聚体扩链而 成，所述的复合多元醇由聚酯多元醇和聚醚多元醇组成，所述的聚酯多元醇是由二元酸和 一缩丙二醇、一缩乙二醇缩聚而成，所述的聚醚多元醇是由环氧乙烷和/或环氧丙烷聚合 而成，所述的有机异氰酸酯是由芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯组成，扩链用的扩链剂 为胺类扩链剂。本专利技术的聚氨酯弹性体为超高拉伸断裂延伸率的软质聚氨酯浇注弹性体， 其延伸率大于1000%，而现有的聚氨酯弹性体的延伸率一般为400-800%。聚醚多元醇是采 用阴离子开环聚合的环氧丙烷和/或环氧丙烷而得。有机异氰酸酯主要包括甲苯二异氰酸 酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异氟尔酮二异氰酸 酯(IPDI)。本专利技术从聚氨酯结构和性能的理论出发，采用公知预聚合成，浇注成型，本体合 成无溶剂环保的聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体具有超高极限断裂延伸率(大于1000%)。聚氨酯弹性体是由较长的聚合物多元醇软链段与较短的多异氰酸酯和扩链交联 剂反应生成的强极性基团的硬链段交替组成的两相嵌段共聚物。其中软段赋予聚氨酯弹性 体以弹性和低温性能，其形态柔软，结晶倾向不强；而硬段由强极性基团如氨基甲酸酯等组 成，在氢键和其它分子间作用力作用下，容易产生有序排列结构。影响聚氨酯弹性体延伸率 最重要的因素是聚氨酯的软硬段聚集态结构。对于聚氨酯弹性体而言，聚集态很大程度上 取决于其分子链节的线性度、链节间的紧密性和有效程度、分子间的引力作用和单元链节 的刚性。除此以外，加工条件如加热、拉伸应力等都会影响聚氨酯的聚集态结构。而硬段和 软段有序结构也会影响聚氨酯延伸率。但是在聚氨酯弹性体中，延伸率和性能的提高有相 互矛盾之处，因此高延伸率聚氨酯的研制关键在于保证其基本力学性能可满足使用要求的 基础上，尽可能地使聚氨酯的硬段和软段有合适的有序结构和程度。制备聚氨酯弹性体的多元醇包括聚酯和聚醚两大类，由于聚酯二元醇分子中含有 酯基，酯基极性高，易产生结晶。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。目前一般采用聚酯或者聚醚中的一种来制备聚氨酯弹性体。扩链剂也是聚氨酯制 备中一种关键的原料。含醇基或胺基的低分子量多官能团化合物与异氰酸酯共同使用时起 扩链和交联作用，它们影响硬段和软段的关系，从而直接影响聚氨酯的延伸率。用二元胺作 扩链剂时，由于引入强极性胺基，胺基上的仲氨基能与胺酯基形成三维氢键结构，使得硬 段间有较高的亲和力，有利于硬段的聚集、结晶，促进硬段和软段两相分离。本专利技术主要通过以下几种方式来达到既增大聚氨酯弹性体的延伸率又保证了其 基本理学性能的目的1)采用环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物所得的聚醚多元醇来调节聚氨 酯弹性体的软段聚集态结构；2)采用二元酸和一缩二乙二醇、一缩二丙二醇合成的聚酯多 元醇调节聚氨酯弹性体的软段聚集态结构；3)采用聚醚和聚酯复配的方法，改进聚氨酯弹 性体的延伸率；4)采用芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯复配的方法，改进聚氨酯弹性体 的延伸率。作为优选，所述的异氰酸预聚体组分中NC0%的质量分数为2% 8%，优选为3%_4%。控制NC0%含量的可以使预聚体发展结构管能度约为2。作为优选，所述的聚酯多元醇与聚醚多元醇的重量比为(35 65): (35 65)。聚 酯多元醇与聚醚多元醇的重量比控制在此范围内，可以有效调节聚氨酯弹性体分子结构的 软段氢键程度，以及链的滑移能力。作为优选，所述的聚酯多元醇中，一缩丙二醇与一缩乙二醇的重量比为(44 78): (33 65)。调整聚氨酯弹性体分子结构的柔软程度。作为优选，所述的聚酯多元醇中含有质量分数10% 90%的二元酸，所述的二元酸 为己二酸、戊二酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或两种以上的混合物。聚酯多元醇中， 酸和醇的摩尔比为1时最佳。本专利技术中的聚酯多元醇是采用公知的缩聚方式获得，与聚醚型聚氨酯树脂相比， 它的耐磨与耐油性较优越，并且机械强度高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯弹性体，是由复合多元醇和有机异氰酸酯反应制得的异氰酸预聚体扩链而成，其特征在于：所述的复合多元醇由聚酯多元醇和聚醚多元醇组成，所述的聚酯多元醇是由二元酸和一缩丙二醇、一缩乙二醇缩聚而成，所述的聚醚多元醇是由环氧乙烷和／或环氧丙烷聚合而成，所述的有机异氰酸酯是由芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯组成，扩链用的扩链剂为胺类扩链剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓隆，姚克俭，赵波峰，赵敏，
申请(专利权)人：温州市宏得利树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]