[發明專利]一種納米稀土改性的熱塑性聚氨酯彈性體

有效

• 申請號: 201410019856.3
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103804623A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 賈潤萍;王彩峰;黃茂松;徐家躍
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/32;C08K9/00;C08K9/02;C08K3/22;C08K3/16;C08K3/26
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

技術領域

本發明涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體材料，具體涉及一種納米稀土改性的熱塑性聚氨酯彈性體，屬于高分子材料研究領域。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體是一種以聚醚（或聚酯）多元醇為軟段，異氰酸酯和低分子的醇類與胺類擴鏈劑為硬段聚合而成的。由于軟段與硬段的不相容性而形成獨特的微相分離結構，賦予其高強度、高耐磨、高回彈、高韌性、耐撕裂、可加工、可回收等優良綜合特性，已被廣泛應用于國防、汽車、運動、醫療、涂料等領域。

隨著應用領域向著高檔服裝、航空航天領域的拓展，對熱塑性聚氨酯彈性體的力學、熱學等性能提出了更高的要求。已有研究結果表明，在熱塑性聚氨酯彈性體中引入無機粒子，能夠在一定程度上改善其力學強度和耐熱性能。但由于尚未解決有機與無機材料的相容性和界面結合問題，導致實際得到的無機改性的熱塑性聚氨酯彈性體材料的性能不甚理想。張玉璽等采用一步法合成出超細氧化鈰改性的聚氨酯彈性體，其拉伸強度僅為2.2?MPa，斷裂伸長率僅為450%。

發明內容

本發明的目的在于為了解決上述的技術問題而提供一種具有優異力學和熱學等綜合性能的納米稀土改性的熱塑性聚氨酯彈性體材料。

本發明的技術方案

一種納米稀土化合物改性的熱塑性聚氨酯彈性體，即以經等離子處理納米稀土化合物后所得的功能化納米稀土化合物為改性劑，以聚醚二元醇或聚酯二元醇為熱塑性聚氨酯彈性體軟段，以異氰酸酯和小分子擴鏈劑為熱塑性聚氨酯彈性體硬段，異氰酸酯指數R為0.95～0.999，硬段含量為35%～50%，按重量份數計算，聚醚二元醇或聚酯二元醇、擴鏈劑、納米稀土化合物和異氰酸酯的含量如下：?

聚醚二元醇或聚酯二元醇??????????50～68份?

小分子擴鏈劑????????????????????6.0～11.9份

納米稀土化合物??????????????????0.1～3.0份

異氰酸酯????????????????????????29～38份

其中所述的聚醚二元醇為分子量均為1000～3000g/mol的聚四氫呋喃醚二醇（PTMEG）、聚氧四亞甲基二醇（PTMG）、聚環氧化丙烯二醇（PPG）或四氫呋喃-環氧丙烷共聚醚；

所述的聚酯二元醇為分子量均為1000～3000g/mol的聚碳酸酯二醇（PCDL）、聚己內酯二醇（PCL）或己二酸系聚酯；

其中所述的己二酸系聚酯為聚己二酸乙二醇酯二醇（PEA）、聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇（PEPA）、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇(PEBA)或聚己二酸乙二醇乙二醇酯二醇（PEDA）；

所述的小分子擴鏈劑為乙二醇（EDO）、1,?4-丁二醇（BDO）、1,?6-己二醇（HDO）、3,?3'-二氯-4,?4'-二苯基甲烷二胺（MOCA）、3,?5-二甲基硫基甲苯二胺（DMTDA）、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯（TX-2）、三乙醇胺（TEA）或三異丙醇胺（TIPA）；

所述的納米稀土化合物為粒徑在1～100nm的稀土氧化物、稀土氯化物或稀土碳酸鹽，其中所述的稀土元素為鈰、鑭、銪、釹或釔；

所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯（TDI）、4,?4'-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、1,?5-萘二異氰酸酯（NDI）、對苯二異氰酸酯（PPDI）、二甲基聯苯二異氰酸酯（TODI）、1,?6-亞己基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、4,?4'-二環已基甲烷二異氰酸酯（HMDI）或1,4-環己烷二異氰酸酯（CHDI）。

上述的一種納米稀土化合物改性熱塑性聚氨酯彈性體，其制備方法具體包括以下步驟：

（1）、將納米稀土化合物置于等離子體化學氣相沉積爐中，抽真空至10^-2?Pa時，通入氬氣調節真空腔室壓力13.3?Pa，采用60W的等離子體功率處理20～60min，再通入99.999%的高純氧氣活化5～30min，獲得功能化納米稀土化合物；

（2）、將步驟（1）所得的功能化納米稀土化合物與聚醚二元醇或聚酯二元醇置于反應器中，控制速率為2000～3000?r/min攪拌10～20?min后，于100～120℃溫度下真空脫水1.5～2?h，超聲處理30～60?min使其混合均勻，得到含功能化納米稀土的聚醚二元醇樹脂或含功能化納米稀土的聚酯二元醇樹脂；