[發明專利]一種面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體

有效

• 申請號: 202210476773.1
• 申請日: 2022-04-30
• 公開（公告）號: CN114773557B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 李禹函;魏柳荷;郭少鋒;吳凱;劉媛媛;朱軍;孫愛靈;劉興江
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/62;C08G18/65;C08G18/75;C08G18/32
• 代理公司: 鄭州匯科專利代理事務所(特殊普通合伙) 41147
• 代理人: 穆艷菡

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體，由脂肪族或脂環族二異氰酸酯、氫化端羥基聚丁二烯、二官能度仲胺化合物三類單體合成。本發明選用二官能度仲胺化合物作為擴鏈劑，生成的脲基具有較強的氫鍵結合能和化學鍵能，使硬段相堆砌致密，提升硬段相抵抗高溫、氧氣、紫外線的能力；選用氫化端羥基聚丁二烯為軟段鏈，該聚烯烴主鏈具有優異的疏水、氣體阻隔特性以及抗水解和熱氧老化能力，能阻隔氧氣、水蒸氣、水溶性離子、腐蝕性氣體進入彈性體內部，賦予彈性體優異的耐腐蝕和耐候性能。本發明的聚氨酯彈性體不易受氧氣、紫外線等因素刺激產生黃變、性能劣化現象，具有優異的耐腐蝕和耐候性能。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體。

背景技術

聚氨酯是一類由低聚物多元醇(軟段)、多異氰酸酯和擴鏈劑(硬段)通過加成聚合而成的具有重復氨基甲酸酯單元的嵌段共聚物，可制成泡沫、塑料、彈性體、黏合劑等多種產品，其中，聚氨酯彈性體是一種模量介于橡膠和塑料之間的特種材料，聚氨酯彈性體大分子鏈上由于含有極性基團(如酯基、醚基、氨基甲酸酯基等)而具有很強的分子間作用力和氫鍵，使其具有優異的性能，用途廣泛。

聚氨酯彈性體分為外援型自修復聚氨酯彈性體和本征型自修復聚氨酯彈性體，其中，本征型自修復聚氨酯彈性體是柔性可穿戴電子設備重要的載體材料，而柔性電子設備要求載體材料具有超高的耐久性和柔韌性，功能的高效修復性則要求載體材料具有優異的自修復能力，因此，兼顧力學強度與高效自修復能力對推動實際應用至關重要。

聚氨酯的自修復能力源于硬相中的動態共價鍵和非共價鍵的可逆結合，力學強度強烈地依賴于硬段區域的鏈段運動，兩種性能對鏈段運動的依賴具有顯著的競爭性，因此，同步提升自修復效率和力學強度具有挑戰性。動態共價鍵可構建高效的自修復能力，卻無法避免多次修復、長期耐受高溫情況下的修復效率降低、透明性降低等問題。目前大量科研工作者探索出基于動態非共價鍵的高效自修復彈性體，但是力學強度仍處于較低水平。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體，通過本發明制備出的熱塑性聚氨酯彈性體具有長效耐腐蝕、耐候特性。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體，由脂肪族或脂環族二異氰酸酯、氫化端羥基聚丁二烯、二官能度仲胺化合物三類單體合成。

優選地，所述脂肪族或脂環族二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、環己烷-1,4-二異氰酸酯(CHDI)中、二聚酸二異氰酸酯(DDI)中的一種或多種混合物。

優選地，所述氫化端羥基聚丁二烯的官能度為2.0，數均分子量為800～5000g/mol。

優選地，所述二官能度仲胺化合物為N,N'-二甲基-1,3-丙二胺、咪唑啉、1,3-二(4-哌啶基)丙烷、哌嗪、2,6-二甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、反式-2,5-二甲基哌嗪中的一種或多種混合物。

優選地，所述面向表面防護應用的耐腐蝕、耐候聚氨酯彈性體的合成包括以下兩個步驟：

步驟(1)：合成預聚體，按照設定R值(異氰酸根與羥基的摩爾比)，先投入1當量的氫化端羥基聚丁二烯，減壓除水后投入R當量的脂肪族或脂環族二異氰酸酯單體，在60～80℃且高純氮保護下反應1～2小時，加入常用催化劑(二月桂酸二丁基錫)繼續反應1～2小時，得到預聚體；

步驟(2)：擴鏈，將(R-1)當量的二官能度仲胺化合物投入，加入稀釋劑(氯仿、二氧六環或甲苯)調節黏度，在60～80℃且高純氮保護下反應4～12小時，除稀釋劑得到聚氨酯彈性體。