[發明專利]耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法

有效

• 申請號: 202010117491.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111171271B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 吳超群
• 申請（專利權）人: 廣州市環友高分子新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/10;C08G18/48;C08G18/32;C08K3/34;C08K3/36;C08K9/06;C08K9/10
• 代理公司: 廣州中研專利代理有限公司 44692
• 代理人: 黃秋云

本發明公開了耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法，步驟如下：將二異氰酸酯與用氫氧化鋁改性的納米二氧化硅在超聲波處理下混均，加熱至50?60℃，加入脫水后的聚四氫呋喃二醇反應得預聚體；將納米碳化硅加入γ?氨丙基三乙氧基硅烷和新戊二醇二縮水甘油醚混合改性；將聚氨酯預聚體、改性后的碳化硅混合，加入固化劑固化得到耐熱性聚氨酯彈性體。本發明以氫氧化鋁對二氧化硅包覆，能夠減少粒子之間的團聚，增強二氧化硅與聚氨酯的反應；采用γ?氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和新戊二醇二縮水甘油醚先反應，KH550中的伯胺通過與環氧烷反應變成活性較低的仲胺，有利于控制改性反應的進行，能夠提高納米碳化硅的改性效果，最終得到聚氨酯彈性體的耐熱性和力學性能優異。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法。

背景技術

聚氨酯(聚氨基甲酸酯)是指在高分子的主鏈上含有重復的氨基甲酸酯鍵結構單元(—NH—COO—)的聚合物，氨基甲酸酯一般是由二元或多元異氰酸酯與二元或多元醇反應得到的。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)主鏈是由柔性軟段和剛性硬段交替組成的嵌段聚合物，軟段由多元醇組成，硬段由異氰酸酯和擴鏈劑組成，其中軟段呈現橡膠態，提供彈性、韌性，硬段呈現玻璃態或半晶態，提供硬度、模量和高溫性能。TPU軟硬段之間以及硬段自身可以形成大量氫鍵，鏈段有序排列產生結晶等導致鏈段內部容易產生微相分離，使聚氨酯材料具有良好的耐磨性、耐低溫性和力學性能。由于其優異的力學性能和良好的加工性能，使得TPU在國民經濟中具有廣泛的用途。

聚氨酯彈性體是介于橡膠到塑料的一類高分子材料，具有良好的機械性、耐磨性、耐疲勞性和耐油性，用途廣泛，但是其內生熱大，不耐高溫、易燃、表面性能差，因而限制了其在某些領域的應用。目前通常采用對聚氨酯彈性體改性的方法提高其耐熱性能，主要有有機硅改性、無機填料改性、交聯改性等。無機填料由于價格低廉，通常在聚氨酯彈性體制備過程中加入提高耐熱性，但是目前通常的加入方法有兩種，一種是直接將聚氨酯彈性體、無機填料和其他助劑混合反應(如專利申請號201810490242.1)；另一種是將聚氨酯預聚體與無機填料等其他助劑混合反應(如專利申請號201410230109.4)；這兩種方法都存在一個劣勢：無機填料無法很好的分散在聚氨酯材料中，使得聚氨酯彈性體的力學性能減弱。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法。

耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟：

1)將聚四氫呋喃二醇在90-100℃下真空脫水；

2)將二異氰酸酯與用氫氧化鋁改性的納米二氧化硅在超聲波處理下混合均勻，加熱至50-60℃，加入脫水后的聚四氫呋喃二醇后緩慢升溫至80-90℃，保溫反應1-2h后得到預聚體；

3)將納米碳化硅加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和新戊二醇二縮水甘油醚混合進行改性；

4)將聚氨酯預聚體、改性后的碳化硅混合，加入固化劑，混合均勻后澆注在模具中，真空脫泡，烘干得到耐熱性聚氨酯彈性體。

優選的，步驟1)中聚四氫呋喃二醇的數均分子量為2000。

優選的，步驟2)所述聚四氫呋喃二醇與異氰酸酯的摩爾比是0.6:0.9:1。

優選的，步驟2)所述氫氧化鋁改性納米二氧化硅的方法為：將納米級二氧化硅配成體積分數為0.5％的懸浮液，然后加入氫氧化鈉控制懸浮液的pH為7-8，滴加氯化鋁溶液，反應結束后經離心分離，水洗、醇洗，干燥得到改性的納米二氧化硅。

優選的，步驟2)中所述氫氧化鋁改性的納米二氧化硅與聚四氫呋喃二醇的質量之比為2-5:100。