[發明專利]一種耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011506936.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112661924B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 談靜;李禹辰;任旭東;陳剛;房權生
• 申請（專利權）人: 寶勝科技創新股份有限公司
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/69;C08G18/65;C08K3/04;C08G18/32;C08L75/14
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張紅艷

本發明公開一種耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料的制備方法與應用。制備：(1)將異氰酸酯與端羥基液體丁腈加入有機溶劑中進行混合預聚，得到聚氨酯預聚物；且混合預聚過程在氮氣氛圍、加熱和攪拌的條件下進行；(2)將碳納米點分散于上述聚氨酯預聚物中并加熱，攪拌，得混合物；(3)在混合物中加入擴鏈劑，然后硫化，得到耐熱氧老化聚氨酯彈性體。應用：將制備方法制得的耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料作為工業機器裝備用綜合電纜的保護套材料。本發明制備的耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料，首次將碳納米點作為新型防老劑原位復合到聚氨酯彈性體材料中，顯著提高了端羥基液體丁腈型聚氨酯彈性體的耐熱氧老化性能，且本發明的制備方法簡單，成本低。

技術領域

本發明涉及聚氨酯彈性體材料技術領域，具體涉及一種耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料的制備方法與應用。

背景技

聚氨酯彈性體由于具有特殊的硬段和軟段交替排列結構，使其具有耐磨性優異、耐臭氧性極好、硬度大、強度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學藥品等優異的性能，廣泛應用于國防、醫療、食品等行業。然而，聚氨酯彈性體在合成過程中往往會引入大量的不飽和鍵，在光照、溫度、氧氣以及水分等因素的影響下，這些不飽和雙鍵會發生斷裂，生成新自由基，且自由基相互交聯發生反應，老化后由于分子鏈斷裂成小分子鏈段，造成相對分子質量、交聯度和結晶度的變化，進而導致材料變軟、表面發粘、形成氣隙，嚴重降低了彈性體的使用壽命。目前，工業上最常用的解決方法是在材料中加入胺類和酚類小分子防老劑，該類小分子主要是通過捕捉氧化反應過程中產生的烴過氧化物自由基來提高材料的耐老化性能。然而這些材料毒性大，在使用過程中易揮發，通常在彈性體材料表面聚集起霜，導致抗氧化效果降低。因此，尋求一種安全無毒、不易聚集起霜的防老劑代替小分子防老劑具有重要的意義。

碳納米點是一種新型的碳納米材料，通常是由內部碳核和表面官能團構成，其尺寸一般小于10nm。碳納米點與傳統的小分子防老劑及納米粒子材料相比，具有大的碳核和豐富易修飾的表面基團，不僅可以解決小分子表面起霜現象，還具有易于功能化，制備方法簡單和無污染等優點，可大幅度的提高耐熱氧老化性能。然而目前將碳納米點作為防老劑提高聚氨酯彈性體耐熱氧老化性能還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料的制備方法，本發明首次將碳納米點作為新型防老劑原位復合到聚氨酯彈性體材料中，顯著提高了聚氨酯彈性體的耐熱氧老化性能，且本發明的制備方法簡單，成本低；將本發明制得的耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料用作工業機器人電纜的保護套材料，能夠滿足電纜規定的彎曲、扭轉、抗輻射等特種性能試驗。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種耐熱氧老化聚氨酯彈性體材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將異氰酸酯與端羥基液體丁腈加入有機溶劑中進行混合預聚，得到聚氨酯預聚物；且所述的混合預聚過程是在氮氣氛圍、加熱和攪拌的條件下進行；

(2)將碳納米點分散于上述聚氨酯預聚物中并加熱，攪拌，得到混合物；

(3)在所述混合物中加入擴鏈劑，然后硫化，即得到耐熱氧老化聚氨酯彈性體。本發明以碳納米點為防老劑。

進一步地，步驟(1)中所述的異氰酸酯選自六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯中的任一種；所述的有機溶劑為二甲苯。

進一步地，步驟(1)中所述異氰酸酯與所述端羥基液體丁腈的摩爾比為2：1；所述異氰酸酯與所述有機溶劑的質量體積比為0.5-1.0mg/ml。

進一步地，步驟(1)中所述的加熱溫度為70-80℃，所述的攪拌速率為300-600轉/秒；所述的預聚的時間為2-3小時。

進一步地，步驟(2)中所述的碳納米點為表面含有氨基和羥基的碳納米點。優選地，碳納米點表面的氨基、羥基等官能團易于與異氰酸酯基團發生化學反應，避免小分子防老劑長時間使用聚集起霜的缺陷。