[發明專利]一種聚氨酯彈性體雜化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911086461.4
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110894276A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 徐洪耀;趙崗;于婷;光善儀
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08G18/65
• 分類號: C08G18/65;C08G18/61;C08G18/32
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

本發明涉及一種聚氨酯彈性體雜化材料及其制備方法，通過多羥基液體聚倍半硅氧烷(POSS)化學交聯對材料進行改性即得。本發明方法操作簡單、反應材料易得，反應條件溫和，得到的熱塑性聚氨酯彈性體具有優良的力學性能及疏水性能，阻燃性能得到明顯改善，這大大的擴大了聚氨酯材料的應用范圍。

技術領域

本發明屬于改性聚氨酯材料及其制備領域，特別涉及一種聚氨酯彈性體雜化材料及其制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體，是一種由低聚物多元醇軟段與而異氰酸酯和擴鏈劑硬段構成的線性嵌段共聚物。可熔可溶的，具有高強度、高彈性和優良耐磨、耐油、耐低溫等特性的高分子材料。熱塑性聚氨酯彈性體又稱熱塑性橡膠，是一種兼具有塑料盒橡膠的優異性能、在常溫下顯示橡膠的高彈提、高溫下又能塑化成型的多相高分子材料，因而有被稱為第三代橡膠。由于熱塑性彈性體具有以上眾多優點，所以近十年來，隨著電子電器、通信與汽車行業的快速發展，熱塑性彈性體得到告訴的發展。

多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)作為一種全新的納米材料，為聚合物納米復合材料的研究注入了新的活力，為新材料的設計提供了新思路。由于POSS具有特殊的物理、化學性質，很容易通過共聚或物理共混等方式引入到聚合物體系，使得它在改性聚合物方面具有其它普通無機納米材料無可比擬的優勢。反應性官能團POSS可以提高POSS鏈段與各種高分子體系的溶解性和相容性，同時可以與多種聚合物反應，作為封端基或交聯固化中心，形成有機-無機雜化聚合物，以滿足各種不同聚合物的改性需要。

中國專利201810144186.6“一種有機硅改性聚氨酯彈性體及其制備方法”中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，從而提高彈性體的性能，然后在擴鏈階段加入一定量的有機溶劑稀釋，使用催化劑，有效平衡體系相容性和粘度，生成粘度較大的高分子量聚合物。此方法可大大減少反應時間，提高反應效率，避免副反應的發生。中國專利201810241379.3“聚醚改性聚酯多元醇及其聚合而成的熱塑性聚氨酯彈性體”中制備得到的聚酯多元醇既含有酯基又含有醚鍵，是一種伯羥基封端的線性聚合物，與異氰酸酯基具有較高的反應活性。此產品既具有聚酯型聚氨酯產品的力學性能，耐油、耐高溫性能，又具有聚醚型聚氨酯產品的耐水解、耐低溫性，動態機械性能和耐動態疲勞性能也有顯著的提高。中國專利201810036974.3“一種阻燃抗霉菌熱塑性聚氨酯彈性體復合材料及其制備方法”中利用TPU、SEBS、阻燃劑、防霉劑、相容劑、抗氧劑制備了熱塑性聚氨酯彈性體復合材料，制得的聚氨酯彈性體復合材料阻燃效果優良，抗霉菌效果好，強度高，柔韌性好，斷裂伸長率高，力學性能優異。

傳統的聚氨酯材料，具有吸潮性和易燃性，這大大限制了聚氨酯材料的應用。本文采用了一種多羥基液體低聚倍半硅氧烷(POSS)通過化學交聯的方式對聚氨酯材料進行改性，不僅操作簡單，而且綠色環保。所制備的聚氨酯雜化材料不僅具有優異的力學性能和熱學性能，其疏水性能得到了很大程度的改善。這些優異的性能，擴大了聚氨酯彈性體的應用范圍。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚氨酯彈性體雜化材料及其制備方法，克服現有技術中使用固相反應不均勻從而導致對其性能造成影響，由于納米材料的特性，納米SiO₂在添加到體系中會發生部分聚集進一步導致對其性能造成影響。本發明中通過多羥基液體聚倍半硅氧烷(POSS)化學交聯對材料進行改性獲得，在體系中分散均勻，能夠調控材料的親疏水性。

本發明的一種聚氨酯彈性體雜化材料，按質量(或摩爾)百分比，原料組分包括多羥基聚倍半硅氧烷POSS 0.1wt％-15wt％、二苯基甲烷二異氰酸酯MDI 60wt％-90wt％、擴鏈劑1wt％-20wt％。

所述多羥基聚倍半硅氧烷POSS結構式為：

其中R獨立選自為R₁或R₂，其中R₁為