[發(fā)明專利]一種有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810144186.6
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108285519A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張潔;楊真
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C08G18/61
• 分類號: C08G18/61;C08G18/10;C08G18/32
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法，該方法包括：首先采用碳官能羥基封端的聚硅氧作為軟鏈，與多異氰酸酯在無溶劑下本體聚合，從而提高彈性體的力學(xué)性能，然后在擴(kuò)鏈階段加入一定量的有機(jī)溶劑稀釋，使用催化劑，有效平衡體系的相容性和粘度，避免產(chǎn)生宏觀不相容性，以確保反應(yīng)順利進(jìn)行，生成黏度較大的高分子量聚合物。該方法可以得到透明度和光澤度較好的彈性體，同時(shí)由于擴(kuò)鏈階段加入催化劑，使其在溶劑下擴(kuò)鏈速率加快，可大大減少反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率，避免副反應(yīng)的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法，屬于有機(jī)硅高分子材料的合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)硅材料具有優(yōu)異的生理惰性、高低溫性能、疏水性、耐候性和好的生物相容性等一系列優(yōu)點(diǎn)。將有機(jī)硅材料與聚氨酯材料結(jié)合，將賦予聚氨酯優(yōu)良的耐高低溫和耐水性。其中將聚硅氧烷引入到聚氨酯分子主鏈中是其中一種最常見的方法。但是由于聚硅氧烷與聚氨酯較大的溶度參數(shù)差異，給聚硅氧烷改性聚氨酯帶來了困難，特別是對于高分子量的聚硅氧烷，分子的非極性更強(qiáng)，反應(yīng)活性也更小，制備改性聚氨酯更容易產(chǎn)生宏觀相分離，這也是目前有機(jī)硅改性聚氨酯的綜合力學(xué)性能偏低的一個(gè)重要原因。

由于聚硅氧烷與聚氨酯共聚得到的有機(jī)硅改性聚氨酯的綜合力學(xué)性能偏低，單一使用聚硅氧烷制備改性聚氨酯的報(bào)道較少。目前較多采用聚硅氧烷和聚酯或聚醚大分子多元醇共混與聚氨酯來制備有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體。如中國專利文獻(xiàn)CN201710073545公開的一種熱塑性有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法，以及中國專利文獻(xiàn)CN201510740025公開的一種有機(jī)硅改性熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，均是采用將異氰酸酯、聚醚多元醇或聚酯多元醇和有機(jī)硅油或硅橡膠混合加入到擠出機(jī)中共混擠出制備有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體，具備一定的有機(jī)硅優(yōu)點(diǎn)。但是聚硅氧烷和聚醚或聚酯多元醇物理共混為軟段改性聚氨酯，存在以下缺點(diǎn)：聚醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)速率較快，異氰酸酯優(yōu)先與聚醚多元醇或聚酯多元醇反應(yīng)，然后才與聚硅氧烷反應(yīng)，這樣容易引起生成的聚合物結(jié)構(gòu)不規(guī)律，性能不穩(wěn)定，而且聚硅氧烷不易反應(yīng)徹底。除此之外，聚醚多元醇或聚酯多元醇的耐高低溫性和疏水性遠(yuǎn)不及聚硅氧烷，因此這種共混型制備的改性聚氨酯彈性體耐高低溫性不及純聚硅氧烷為軟段的有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體。

中國專利文獻(xiàn)CN 201210097043公開了一種有機(jī)硅聚醚多元醇及其制備方法、以及制備聚氨酯彈性體的方法，先通過一定方法制備有機(jī)硅聚醚多元醇，然后將其與二異氰酸酯反應(yīng)得到預(yù)聚體；再將預(yù)聚體與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)得到有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體。兩步均采用本體法聚合制備彈性體，具有良好的聚硅氧烷的耐熱性和耐水解性，但是其力學(xué)性能較差，擴(kuò)鏈過程粘度較大時(shí)進(jìn)一步反應(yīng)困難，反應(yīng)不易徹底完全，因此無法保證反應(yīng)生成分子量較大的聚合物和較好的力學(xué)性能，特別是對于其在預(yù)聚體制備結(jié)束后加入固體三官能擴(kuò)鏈劑，本體擴(kuò)鏈條件下更加難以混合均勻，影響反應(yīng)進(jìn)行。

一些文獻(xiàn)報(bào)道了其它有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體的制備方法，即在溶液中通過一步法或預(yù)聚法進(jìn)行反應(yīng)，此方法制備的彈性體微相分離程度較小，導(dǎo)致其力學(xué)性能較低，Journal of Polymer Science:Polymer Physics Edition,Vol.23,2319-2338(1985)中報(bào)道的采用溶液聚合法制備有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體，拉伸強(qiáng)度只有2.4-5.0MPa。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法。

發(fā)明概述：

本發(fā)明首先采用碳官能羥基封端的聚硅氧作為軟鏈，與多異氰酸酯在無溶劑下本體聚合，不僅可以保持適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)速率，也可以保證一定的微相分離，從而提高彈性體的力學(xué)性能，然后在擴(kuò)鏈階段加入一定量的有機(jī)溶劑稀釋，使用催化劑，有效平衡體系的相容性和粘度，避免產(chǎn)生宏觀不相容性，以確保反應(yīng)順利進(jìn)行，生成黏度較大的高分子量聚合物。該方法可以得到透明度和光澤度較好的彈性體，同時(shí)由于擴(kuò)鏈階段加入催化劑，使其在溶劑存在下擴(kuò)鏈速率加快，可大大減少反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率，避免副反應(yīng)的發(fā)生。