[發明專利]熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法

有效

• 申請號: 201810320510.5
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108503783B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 黃鶴;徐自沖
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/42;C08G18/38;C08G18/32;C08G18/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 馮瑞;楊慧林

本發明涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟：按摩爾比為2?5:1，將脂肪族二異氰酸酯與低分子量二元醇溶于有機溶劑，在催化劑的作用下在75℃～85℃下反應2?3h，得到預聚物；優選地，反應溫度為75℃～80℃；在40?50℃下，向預聚物中緩慢加入小分子擴鏈劑，加入時間為6?12h，小分子擴鏈劑與脂肪族二異氰酸酯的摩爾比為1?4:1，然后在40?50℃下繼續反應至完全，得到熱塑性聚氨酯彈性體。

技術領域

本發明涉及聚氨酯彈性體合成技術領域，尤其涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體是一類含有交替順序硬段和軟段的嵌段聚合物，硬段來源于反應物中的二異氰酸酯，而軟段主要是一些低分子量的聚酯多元醇，聚醚多元醇或者聚碳酸酯多元醇。硬段在基體中可以起到物理交聯點的作用，軟段則起到提供彈性的作用。通過選擇適當的軟硬段比例，可以合成出具有特定應用的聚氨酯彈性體產品，它是一種介于橡膠與塑料之間的高分子材料，應用范圍非常廣。

目前大多數的聚氨酯彈性體采用芳香族異氰酸酯合成，例如MDI、TDI等，其中TDI由于蒸氣壓低，對健康有害。另外由于苯環自身的特性，以此合成的聚氨酯彈性體多易黃變。通常制備聚氨酯彈性體主要有兩種方法，一步法和兩步法。然而在傳統的兩步法中，在未反應完全時體系中易形成物理凝膠，即使選擇強極性溶劑也無法避免凝膠的生成，從而極大地限制了聚氨酯彈性體鏈段中硬段的含量，從而造成產品機械性能不夠理想。

發明內容

為解決上述技術問題，進一步提高產品機械性能，本發明的目的是提供一種熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，本發明的方法簡單，所制備的高強度聚氨酯彈性體拉伸強度高，斷裂伸長率高，力學性能優良且結構中不含苯環，不會發生黃變。

本發明的一種熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟：

(1)按摩爾比為2-5:1，將脂肪族二異氰酸酯與低分子量二元醇溶于有機溶劑，在有機錫催化劑的作用下在75℃～85℃下反應2-3h，得到預聚物；優選地，反應溫度為75℃～80℃；

(2)在40-50℃下，向預聚物中緩慢加入小分子擴鏈劑，加入時間為6-12h，小分子擴鏈劑與低分子量二元醇的摩爾比為1-4:1，然后在40-50℃下繼續反應至完全，得到熱塑性聚氨酯彈性體。

進一步地，在步驟(1)中，低分子量二元醇中還混合有經硅烷偶聯劑改性的納米粒子。通過添加經過硅烷偶聯劑改性的納米粒子，由于納米粒子粒徑小，表面原子多，且存在很多懸空鍵具有不飽和性，容易與其它原子結合，因此納米粒子可以與聚氨酯高聚物分子發生化學鍵相連或物理纏結作用，因此可以有效傳遞承受的外力，能夠補強增韌聚氨酯彈性體，同時提高聚氨酯彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率，提高倍數可達2倍左右。

進一步地，分別以質量和摩爾比計，經硅烷偶聯劑改性的納米粒子與低分子量二元醇的比例為0.08-0.15g:1mmol。

進一步地，納米粒子為納米氧化鋅、納米三氧化二鋁和納米二氧化硅的一種或幾種。

進一步地，硅烷偶聯劑為KH550、KH560和KH570的一種或幾種。

進一步地，經硅烷偶聯劑改性的納米粒子的制備方法包括以下步驟：

將硅烷偶聯劑溶于乙醇中，調節pH值至3-4，使硅烷偶聯劑水解1-2h后加入納米粒子，混勻后，在75℃～85℃下進行偶聯反應，反應4-8h后得到經硅烷偶聯劑改性的納米粒子。

進一步地，在步驟(1)中，脂肪族二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種。優選地，脂肪族二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯。