本发明涉及聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料。
背景技术：
聚氨酯弹性体是指聚氨酯分子链上含有较多氨基甲酸酯基团的一类弹性体高分子聚合物材料，它具有良好的耐磨、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等特性，被广泛应用于工农业生产、国防建设和日常生活中。由于普通聚氨酯材料阻燃性能差，极限氧指数较低，在使用过程存在安全隐患，同时硬度与弹性不能同时兼具，而且耐水性和耐久性也有待改善，这些缺陷都限制了聚氨酯弹性体的使用，因此，研制一种兼具良好的弹性、硬度、耐水性、耐久性和阻燃性的聚氨酯弹性体材料是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其具有良好的弹性、硬度、耐水、高承载及阻燃等性能。
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇15-30份、多异氰酸酯40-100份、一缩二乙二醇2-8份、3,5-二乙基甲苯二胺2-5份、甘油2-6份、三羟甲基丙烷2-5份、纳米蒙脱土1-3份、硼酸锌0.8-2份、羟基硅油2-4份、羟乙基纤维素0.4-1.2份、竹纤维0.5-1份、二丁基氧化锡0.1-0.2份。
具体实施方式中，聚醚多元醇的重量份还可以为16、18、20、22、25、28份，多异氰酸酯的重量份还可以为45、50、55、60、65、70、80、90份，一缩二乙二醇的重量份还可以为3、4、5、6、7份，3,5-二乙基甲苯二胺的重量份还可以为2.5、3、3.5、4、4.5份，甘油的重量份还可以为3、4、4.5、5、5.6份，三羟甲基丙烷的重量份还可以为2.5、3、3.5、4、4.5份，纳米蒙脱土的重量份还可以为1.4、1.8、2.2、2.5、2.8、3.2、3.6份，硼酸锌的重量份还可以为1、1.2、1.4、1.6、1.8份，羟基硅油的重量份还可以为2.4、2.8、3.2、3.5、3.8份，羟乙基纤维素的重量份还可以为0.5、0.6、0.8、1、1.1份，竹纤维的重量份还可以为0.6、0.7、0.8、0.9份，二丁基氧化锡的重量份还可以为0.12、0.14、0.15、0.16、0.18份。
优选地，其原料按重量份包括：聚醚多元醇20-25份、多异氰酸酯50-80份、一缩二乙二醇3-7份、3,5-二乙基甲苯二胺3-4份、甘油3-5份、三羟甲基丙烷3-4份、纳米蒙脱土1.5-2.5份、硼酸锌1-1.5份、羟基硅油2.5-3.5份、羟乙基纤维素0.5-1份、竹纤维0.6-0.9份、二丁基氧化锡0.12-0.18份。
优选地，多异氰酸酯由对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比为1-2:1组成。
优选地，聚醚多元醇按以下工艺进行制备：
s1、将甲醛、催化剂和松香混合，搅拌反应，除去甲醛后通入氢气，得到物料a；
s2、将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，然后加入氢氧化钠，得到预聚体b；
s3、将物料a、预聚体b混合，搅拌，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，搅拌，经后处理得到聚醚多元醇。
优选地，s1中，按重量份将25-50份甲醛、0.3-0.6份催化剂和10-20份松香混合，在120-140℃的油浴温度条件下搅拌反应3-4h，除去甲醛后通入氢气，得到物料a。
优选地，s1中，催化剂由对甲苯磺酸与硫酸按重量比为1.5-2.5:1组成。
优选地，s2中，将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，调节体系温度为60-65℃，在搅拌状态下缓慢加入氢氧化钠，得到预聚体b。
优选地，s2中，聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷、氢氧化钠之间的摩尔为15-25:5-10:4-8。
优选地，s3中，将物料a、预聚体b混合，调节体系ph值为8-10，在75-80℃温度条件下搅拌1.5-2.5h，调节体系ph值为6-7，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，继续搅拌1-1.5h，经后处理得到聚醚多元醇。
优选地，s3中，物料a、预聚体b、多聚磷酸和浓硫酸之间的重量比为15-30:10-15:1-2:1.5-3。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中添加的聚醚多元醇在其制备过程中，先对松香进行改性，通过加入甲醛使松香羟基化，再通氢气消除松香分子中的双键，从而提高聚氨酯弹性材料耐化学品性和热稳定性，通过控制聚乙二醇和4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷的摩尔量及工艺参数，4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷中的溴取代聚乙二醇中的羟基，从而将4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷接枝到聚乙二醇分子上，生成了长支链结构，其产物的分子结构中既有醚键又带有溴元素，可使聚氨酯弹性材料具有良好的耐寒性、耐水性和阻燃性，再通过将物料a和预聚体b混合，利用羟甲基松香中活泼的羟基与预聚体b中的环氧基反应，使其开环，并将松香的三元菲环骨架结构引入聚氨酯中，有效提高聚氨酯弹性材料的耐热性和尺寸稳定性，并通过添加浓硫酸与多聚磷酸，进一步促进物料c中环氧基团的开环反应，并将磷元素带入聚醚多元醇分子结构中，从而在聚氨酯弹性材料中引入了醚基、酯基、羟基及溴、磷元素，使聚氨酯弹性材料具有优异的耐水性、热稳定性、耐腐蚀性、阻燃性等性能；再通过合理添加多异氰酸酯(对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯)作为固化剂，合理添加一缩二乙二醇、3,5-二乙基甲苯二胺作为扩链剂，合理添加三羟甲基丙烷和甘油为交联剂，使聚氨酯弹性材料具有独特的三维网状结构，其在体系中分散性与相容性好，能有效改善聚氨酯弹性材料的硬度、弹性、耐水性、耐撕裂及抗冲击等性能，再配合添加羟基硅油，引入硅元素，配合聚醚多元醇，进一步改善聚氨酯弹性材料的耐水性、热稳定性及阻燃性能；组分中，纳米蒙脱土、硼酸锌、羟基硅油、羟乙基纤维素和竹纤维配合，具有协同作用，有效改善聚氨酯弹性材料空间结构，在保留各自组分优异性能的同时还使聚氨酯弹性材料具有新的性能，能进一步提高聚氨酯弹性材料的弹性、硬度、阻燃性、耐磨性、耐老化性、高承载、尺寸稳定性及弹韧性等性能。本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，各组分相互配合，在聚氨酯弹性材料中引入醚键、溴、磷及硅元素，并优化聚氨酯弹性体材料的空间结构，使聚氨酯弹性体材料具有良好的弹性、硬度、高承载等性能的同时具有优异的耐水性和阻燃性。
对本发明中提出的耐水阻燃聚氨酯弹性体材料进行性能测试：其极限氧指数超过29％，邵尔a型硬度大于18度，伸长率大于500％，当相对湿度为100％时，其吸水率低于0.1％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇15份、多异氰酸酯40份、一缩二乙二醇2份、3,5-二乙基甲苯二胺2份、甘油6份、三羟甲基丙烷2份、纳米蒙脱土1份、硼酸锌0.8份、羟基硅油2份、羟乙基纤维素1.2份、竹纤维0.5份、二丁基氧化锡0.1份。
实施例2
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇30份、多异氰酸酯100份、一缩二乙二醇8份、3,5-二乙基甲苯二胺5份、甘油2份、三羟甲基丙烷5份、纳米蒙脱土3份、硼酸锌2份、羟基硅油4份、羟乙基纤维素0.4份、竹纤维1份、二丁基氧化锡0.2份。
其中，多异氰酸酯由对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比为1:1组成；
聚醚多元醇按以下工艺进行制备：
s1、将甲醛、催化剂和松香混合，搅拌反应，除去甲醛后通入氢气，得到物料a；
s2、将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，然后加入氢氧化钠，得到预聚体b；
s3、将物料a、预聚体b混合，搅拌，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，搅拌，经后处理得到聚醚多元醇。
实施例3
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇24份、多异氰酸酯85份、一缩二乙二醇5份、3,5-二乙基甲苯二胺3.5份、甘油4份、三羟甲基丙烷3.5份、纳米蒙脱土2份、硼酸锌1.5份、羟基硅油3份、羟乙基纤维素1份、竹纤维0.5份、二丁基氧化锡0.15份。
其中，多异氰酸酯由对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比为1.5:1组成；
聚醚多元醇按以下工艺进行制备：
s1、按重量份将40份甲醛、0.5份催化剂和15份松香混合，在130℃的油浴温度条件下搅拌反应3.5h，除去甲醛后通入氢气，得到物料a；其中，催化剂由对甲苯磺酸与硫酸按重量比为2:1组成；
s2、将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，调节体系温度为62℃，在搅拌状态下缓慢加入氢氧化钠，得到预聚体b；其中，聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷、氢氧化钠之间的摩尔为20:8:5；
s3、将物料a、预聚体b混合，调节体系ph值为9，在78℃温度条件下搅拌2h，调节体系ph值为6.5，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，继续搅拌1.2h，经后处理得到聚醚多元醇；其中，物料a、预聚体b、多聚磷酸和浓硫酸之间的重量比为25:12:1.5:2.5。
实施例4
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇20份、多异氰酸酯55份、一缩二乙二醇3.5份、3,5-二乙基甲苯二胺2.5份、甘油3份、三羟甲基丙烷2.5份、纳米蒙脱土1.5份、硼酸锌1.2份、羟基硅油2.5份、羟乙基纤维素0.6份、竹纤维0.6份、二丁基氧化锡0.12份。
其中，多异氰酸酯由对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比为2:1组成；
聚醚多元醇按以下工艺进行制备：
s1、按重量份将25份甲醛、0.3份催化剂和10份松香混合，在120℃的油浴温度条件下搅拌反应3h，除去甲醛后通入氢气，得到物料a；
s2、将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，调节体系温度为60℃，在搅拌状态下缓慢加入氢氧化钠，得到预聚体b；其中，聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷、氢氧化钠之间的摩尔为15:5:4；
s3、将物料a、预聚体b混合，调节体系ph值为8，在75℃温度条件下搅拌2.5h，调节体系ph值为6，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，继续搅拌1h，经后处理得到聚醚多元醇；其中，物料a、预聚体b、多聚磷酸和浓硫酸之间的重量比为30:15:2:1.5。
实施例5
本发明提出的一种耐水阻燃聚氨酯弹性体材料，其原料按重量份包括：聚醚多元醇26份、多异氰酸酯90份、一缩二乙二醇6.5份、3,5-二乙基甲苯二胺4份、甘油5份、三羟甲基丙烷4.5份、纳米蒙脱土2.5份、硼酸锌1.6份、羟基硅油3.5份、羟乙基纤维素1份、竹纤维0.8份、二丁基氧化锡0.18份。
其中，多异氰酸酯由对苯二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比为1.6:1组成；
聚醚多元醇按以下工艺进行制备：
s1、按重量份将50份甲醛、0.6份催化剂和20份松香混合，在140℃的油浴温度条件下搅拌反应4h，除去甲醛后通入氢气，得到物料a；
s2、将聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷和四正丁基溴化铵混合，调节体系温度为65℃，在搅拌状态下缓慢加入氢氧化钠，得到预聚体b；其中，聚乙二醇、4,4,4-三溴-1,2-环氧丁烷、氢氧化钠之间的摩尔为25:10:8；
s3、将物料a、预聚体b混合，调节体系ph值为10，在80℃温度条件下搅拌1.5h，调节体系ph值为7，然后加入去离子水、多聚磷酸和浓硫酸，继续搅拌1-1.5h，经后处理得到聚醚多元醇；其中，物料a、预聚体b、多聚磷酸和浓硫酸之间的重量比为15:10:1:3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。