一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚氨醋弹性体领域，特别设及一种耐高温抗穿刺聚氨醋弹性体的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨醋弹性体W多元醇为软段，W多异氯酸醋和小分子扩链剂为硬段，因软硬段 的热力学不相容性，呈现出一种介于橡胶和塑料之间的性能。其性能调节范围广、拥有优异 的机械性能和耐磨性、良好的耐化学试剂和耐低温等性能。但是聚氨醋弹性体在高温下材 料内部结构容易被破坏，一般在8(TCW上使用时，材料的综合性能下降很多。另外聚氨醋弹 性经常用于国防工业和工程轮胎上，使用条件恶劣，对于聚氨醋弹性体的抗穿刺能力要求 较高，但对于抗穿刺聚氨醋弹性体的研究未见诸与报导。
[0003] 本发明中选取脂肪族异氯酸醋和聚碳酸醋二醇。原因在于，一方面异氯酸醋和多 元醇均为脂肪族直链，链段柔软，易于形成结晶，可W提升材料的机械性能。而且充当填料 作用的硬段结晶烙融温度较高，使得聚氨醋弹性体在高温下也能够保持较高的机械性能， 耐高温性能优良。此外，通过调控热处理温度范围和热处理时间，可W调控结晶性能，获得 耐高温性能更好的聚氨醋弹性体。另一方面聚碳酸醋二醇氧元素含量高，与同为脂肪族的 异氯酸醋相容性好，软硬段间可W形成氨键，动态损耗模量较高，在受到高速冲击作用时， 能够损耗大部分能量。同时软段的玻璃化转变温度接近于室温，且温度范围宽，使得聚氨醋 弹性体受到尖锐物体的冲击时，会在瞬间W玻璃态变形，提升聚氨醋弹性体的抗穿刺能力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种耐高温抗穿刺聚氨醋弹性体的制备方法，得到的弹性 体力学性能完善，在较高的温度下动态力学性能保持较好，抗穿刺性能优异，适用于强应 力-应变条件下使用的轮胎、胶漉等材料。
[0005] 一种耐高温抗穿刺聚氨醋弹性体的制备方法，该聚氨醋弹性体是由聚碳酸醋二元 醇、二异氯酸醋和扩链剂通过两步法溶液聚合而成，合成的产物在170°c的条件下压制成 片，然后在室温下用1.OMI^a的压力冷压60s，最后将装有聚合物的模具放置在100-140°c的 真空烘箱中真空熟化16-2化，取出后在空气中退火降至室温，并在室温下放置5-8天。
[0006] 所述冷压是使材料在快速降温过程中产生冷结晶，结晶影响材料的机械性能和高 温性能。
[0007] 所述真空熟化的温度为有序无序转变温度W上，烙融温度W下，具体的在 100-140°C范围内。
[000引所述真空熟化的时间为16-2化，该操作加之后期的退火处理，都为使材料结晶结 构更加完善。
[0009] 所述的聚碳酸醋二元醇是由碳酸醋与1,6-己二醇反应合成的，生产厂家为日本 聚氨醋工业株式会社。聚碳酸醋二元醇的数均分子量一般为500-5000,优选为600-4000， 进一步优选为1000-3000。
[0010] 所述二异氯酸醋为脂肪族的六亚甲基二异氯酸醋（皿I)，扩链剂为了二醇。
[0011] 本发明所述的异氯酸根与哲基的摩尔比为1-1. 02。
[0012] 一种耐高温抗穿刺聚氨醋弹性体的制备方法，本发明利用两步法，在N，N-二甲 基甲酯胺值M巧溶液中反应。第一步将质量分数为68. 6-70. 5wt%的聚碳酸醋二元醇 在-0.IMPa的真空度、120°C的温度下除水后，与29. 5-31. 4wt%的二异氯酸醋混合，在70°C 氮气气氛中反应S个小时，制成聚氨醋预聚体。第二步聚氨醋预聚体与了二醇按照质量比 100 ;10. 3-12. 7进行投料，在80°C下反应两个小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱 中真空烘干。合成的产物在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用l.OMPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在100-14(TC的真空烘箱中真空熟化16-2化，取出后在 空气中退火降至室温，并在室温下放置5-8天。
[0013] 本发明所用产品均为市售产品。
[0014] 与现代技术相比，该发明有W下的特点：
[001引本发明所制得的聚氨醋弹性体，制品力学性能优良，在较高的温度下动态力学性 能保持较好，抗穿刺能力优异，适用于强应力-应变条件下使用的轮胎、胶漉等材料。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明的目的、技术方案更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细 说明，但不W任何形式限制本发明。熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的 变形，但该些都应属于本发明的保护范围。
[0017] 薄膜的抗穿刺能力按照美国标准ASTMD4833-07规定的方法测试，测试速率是 300mm/min，薄膜厚度2mm，直径大于50mm。
[001引实施例1
[0019] (1)将分子量为2000,质量分数为70. 5wt%的聚碳酸醋二元醇在-0.IMPa的真空 度、120°C的温度下除水，然后加入29. 5wt%的皿I，在70°C氮气气氛中反应S个小时，制成 聚氨醋预聚体。
[0020] (2)预聚体与了二醇按照质量比100 ; 12. 7进行投料，在80°C氮气气氛下反应两个 小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[002U (3)合成的产物在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1.OMPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在120°C的真空烘箱中真空熟化2化，取出后在空气中 退火降至室温，并在室温下放置7天。其主要性能指标见表1。
[0022] 实施例2
[002引 （1)将分子量为1000,质量分数为68. 6wt%的聚碳酸醋二元醇在-0.IMPa的真空 度、120°C的温度下除水，然后加入31. 4wt%的皿I，在70°C氮气气氛中反应S个小时，制成 聚氨醋预聚体。
[0024] (2)预聚体与了二醇按照质量比100 ;10. 3进行投料，在80°C氮气气氛下反应两个 小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[002引 做合成的产物在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1.OMPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在140°C的真空烘箱中真空熟化16h，取出后在空气中 退火降至室温，并在室温下放置6天。其主要性能指标见表1。
[0026] 实施例3
[0027] (1)将分子量为2000,质量分数为70.Owt%的聚碳酸醋二元醇在-0.IMPa的真空 度、120°C的温度下除水，然后加入30.Owt%的皿I，在70°C氮气气氛中反应S个小时，使其 混合均匀，制成聚氨醋预聚体。
[002引 似预聚体与了二醇按照质量比例100 ;12. 6进行投料，在80°C氮气气氛下反应两 个小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[0029] 做合成的材料在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1. OMPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在100°C的真空烘箱中真空熟化2化，取出后在空气中 退火降至室温，并在室温下放置8天。其主要性能指标见表1。
[0030] 对比例1与未热处理样品对比
[003U(1)将分子量为2000,质量分数为70. 5wt%的聚碳酸醋二元醇在-0.IMPa的真空 度、120°C的温度下除水，然后加入29. 5wt%的皿I，在70°C氮气气氛中反应S个小时，制成 聚氨醋预聚体。
[0032] (2)预聚体与了二醇按照质量比100;12. 7进行投料，在80°C氮气气氛下反应两个 小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[0033] 对比例2与聚離型样品对比
[0034] (1)将分子量为2000,质量分数为70. 5wt%的聚四氨快喃二元醇在-0.IMPa的真 空度、120°C的温度下除水，然后加入29. 5wt%的皿I，在70°C氮气气氛中反应S个小时，审U 成聚氨醋预聚体。
[0035] (2)预聚体与了二醇按照质量比100 ; 12. 7进行投料，在80°C氮气气氛下反应两个 小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[0036] 做合成的材料在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1.OMPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在120°C的真空烘箱中真空熟化16h，取出后在空气中 退火降至室温，并在室温下放置7天。其主要性能指标见表1。
[0037] 对比例3与MDI型样品对比
[003引 （1)将分子量为2000,质量分数为67. 4wt%的聚碳酸醋二元醇在-0.IMPa的真空 度、120°C的温度下除水，然后加入32. 6wt%的MDI，在70°C氮气气氛中反应S个小时，制成 聚氨醋预聚体。
[0039] (2)预聚体与了二醇按照质量比例100 ;8. 5进行投料，在80°C氮气气氛下反应两 个小时，生成物真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
[0040] 做合成的材料在170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1. 5MPa的压力冷压 60s，最后将装有聚合物的模具放置在140°C的真空烘箱中真空熟化16h，取出后在空气中 退火降至室温，并在室温下放置7天。其主要性能指标见表1。
[0041] 表1.主要性能指标
[0042]
【主权项】
1. 一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，该聚氨酯弹性体是由 聚碳酸酯二元醇、二异氰酸酯和扩链剂通过两步法溶液聚合而成，合成的聚氨酯弹性体在 170°C的条件下压制成片，然后在室温下用1.0 MPa的压力冷压60s，最后将装有聚氨酯弹 性体的模具放置在100-140°C的真空烘箱中真空熟化16-24h，取出后在空气中退火降至室 温，并在室温下放置5-8天。
2. 根据权利要求1所述的一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于， 两步法流程为，第一步将质量分数为68. 6-70. 5wt %的聚碳酸酯二元醇在-0.1 MPa的真空 度、120°C的温度下除水后，与29. 5-31. 4wt %的二异氰酸酯混合，在70°C氮气气氛下反应 三个小时制成聚氨酯预聚体；第二步聚氨酯预聚体与丁二醇按照质量比100 :1〇. 3-12. 7， 在80°C下反应两个小时，聚氨酯弹性体真空脱泡后放入70°C真空烘箱中真空烘干。
3. 根据权利要求1所述的一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于， 聚碳酸酯二元醇数均分子量范围为500-5000。
4. 根据权利要求1所述的一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于， 二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，扩链剂为丁二醇。
【专利摘要】本发明涉及了一种耐高温抗穿刺聚氨酯弹性体的制备方法。该聚氨酯弹性体由聚碳酸酯二元醇、二异氰酸酯和扩链剂通过两步法溶液聚合而成，合成的聚氨酯弹性体在170℃的条件下压制成片，然后在室温下用1.0MPa的压力冷压60s，最后将装有聚氨酯弹性体的模具放置在100-140℃的真空烘箱中真空熟化16-24h，取出后在空气中退火降至室温，并在室温下放置5-8天。制得的聚氨酯弹性体力学性能优良，高温下的动态力学性能保持较好，抗穿刺能力优异，适用于强应力-应变条件下使用的轮胎、胶辊等材料。
【IPC分类】C08G18-73, C08G18-44, C08G18-66
【公开号】CN104829799
【申请号】CN201510243704
【发明人】刘力, 李国良, 梁永日, 温世鹏, 胡水
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月13日