一种可降解弹性材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种可降解弹性材料及其制备方法。

背景技术：

1、脂肪族与二异氰酸酯制备的聚氨酯材料具有优良的机械性能、突出的化学稳定性及优异的耐候性，被广泛用于弹性体、涂料、塑料、工业设备管道、保温绝热材料、农药和皮革等行业，但目前多为一种单体组成的聚合物，具有理化性能比较单一、降解效果差的缺陷。

2、cn103012723b公开了一种用于工业同步带聚氨酯弹性体组合物的制备方法，属于聚氨酯弹性体的制作方法领域，其由两种硬度的聚氨酯弹性体复合而成，硬度为邵氏80～94a聚醚型聚氨酯弹性体作为底层结构，硬度为邵氏55～65a聚酯型聚氨酯弹性体作为面层结构，并且底层和面层相互粘结而成。这种复合而成的聚氨酯同步带力学性能好、回弹性高，经久耐用。

3、cn109232856b公开了一种高透高弹聚氨酯弹性体的制备方法，属于聚氨酯应用技术领域。ptmg、hdo、催化剂和抗氧化剂在室温条件下，按照一定质量比混合均匀后密封保存；ptmg与异氰酸酯在80～85℃下反应2～3小时，真空度≧-0.095mpa，得到异氰酸根含量为8.5～13.2％的聚氨酯预聚物组分；将聚合物组分和聚氨酯预聚物组分控制在60～80℃混合，聚合物组分与聚氨酯预聚物组分按40～100:100的比例混合均匀后，浇注入70～90℃的模具中，30～45分钟开模，得到高透高弹聚氨酯弹性体。采用该方法制备的高透高弹聚氨酯弹性体具有较高的透明性、回弹性和耐黄变特性，满足市场对高透高弹聚氨酯弹性体的需求。

4、cn106632954a公开了一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：1)a组分：聚氨酯预聚物，制备方法如下：以重量百分数计，由多元醇63-81％、二异氰酸酯19-37％在75-85℃反应2-3小时，得到聚氨酯预聚物；2)b组分：二氨扩链剂；聚氨酯弹性体的制备步骤。该发明聚氨酯弹性体的制备方法，克服了在使用氨类扩链剂做高硬度产品时，由于凝胶时间快而无法操作的弊端，同时在mdi合成的预聚体中也能够使用氨类扩链剂，开拓了一个新应用领域。制备的弹性体性能优越、凝胶时间长，适合于高硬度、大产品的使用，有效改善弹性体的工艺性能，延长制品凝胶时间，能够应用于高硬度大型制品，扩大弹性体的应用范围。

5、然而上述产品均没有解决理化性能比较单一、降解效果差的问题。因此，如何提供一种降解效果好，理化性能好的聚氨酯弹性体，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可降解弹性材料及其制备方法。本发明提供的可降解弹性材料具有降解效果好，硬度可控的优点，制备方法较为简单，操作安全性高，无需高压等复杂工艺，原料可再生，对环境更为友好。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种可降解弹性材料，所述可降解弹性材料的制备原料包括异氰酸酯8-12份、乙交酯3-7份、丙交酯15-25份、丁二酸或其衍生物15-20份、丁二醇或其衍生物20-25份、羟基丁酸酯20-30份和添加剂0.1-1份。

4、其中，异氰酸酯的份数可以是8份、9份、10份、11份或12份等，乙交酯的份数可以是3份、4份、5份、6份或7份等，丙交酯的份数可以是15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等，丁二酸或其衍生物的份数可以是15份、16份、17份、18份、19份或20份等，丁二醇或其衍生物的份数可以是20份、21份、22份、23份、24份或25份等，羟基丁酸酯的份数可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等，添加剂的份数可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

5、上述特定原料制成的可降解弹性材料通过采用四种预聚物(异氰酸酯、乙交酯和丙交酯、丁二酸和丁二醇或二者的衍生物、羟基丁酸酯)进行复配，协同作用，能够有效提高产品的降解性，并且具有硬度可控的优点，解决了现有产品中理化性能单一的缺陷，制备方法较为简单，操作安全性高，无需高压等复杂工艺，原料可再生，对环境更为友好。

6、优选地，所述异氰酸酯选自1,5-戊二异氰酸酯(pdi)。

7、优选地，所述丁二酸的衍生物包括丁二酸酐、丁二酸单酯或丁二酸二酯中任意一种或至少两种的组合。

8、优选地，所述丁二酸二酯包括丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、丁二酸二丙酯、丁二酸二丁酯或丁二酸二戊酯中任意一种或至少两种的组合。

9、优选地，所述丁二酸单酯包括丁二酸单甲酯、丁二酸单乙酯、丁二酸单丙酯、丁二酸单丁酯或丁二酸单戊酯中任意一种或至少两种的组合。

10、优选地，所述羟基丁酸酯包括3-羟基丁酸酯和/或4-羟基丁酸酯。

11、优选地，所述添加剂包括催化剂、偶联剂、扩链剂、封端剂、消泡剂、耐候剂、成核剂、抗静电剂、阻燃剂、抗氧剂、抗紫外剂或消光剂中任意一种或至少两种的组合。

12、另一方面，本发明还提供了如上所述的可降解弹性材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

13、(1)将异氰酸酯作为第一预聚物；

14、(2)将丙交酯、乙交酯和添加剂混合反应，得到第二预聚物；

15、(3)将丁二酸或其衍生物、丁二醇或其衍生物混合升温并保温，之后与添加剂混合，抽真空并保持，得到第三预聚物；

16、(4)将羟基丁酸酯作为第四预聚物；

17、(5)将第一预聚物、第二预聚物、第三预聚物、羟基丁酸酯与添加剂混合反应，之后抽真空并保持，得到所述可降解弹性材料。

18、步骤(1)、(2)、(3)、(4)不区分先后顺序。

19、上述方法通过分别制备不同的预聚物，之后再全部进行聚合，将四种预聚物进行复配，使得产品具有优秀的降解性能。

20、优选地，步骤(2)所述反应在氮气气氛下进行。

21、优选地，步骤(2)所述反应的温度为140-180℃，时间为4-10h，例如温度可以是140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃等，时间可以是4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、优选地，步骤(3)所述升温至温度为185-195℃，保温的时间为160-200min，例如温度可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃或195℃等，时间可以是160min、170min、180min、190min或200min等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

23、优选地，步骤(3)所述保持的时间为20-40min，所述保持在温度为200-240℃下进行，例如时间可以是20min、25min、30min、35min或40min等，温度可以是200℃、210℃、220℃、230℃或240℃等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

24、优选地，步骤(5)所述反应的温度为160-200℃，时间为25-35min，例如温度可以是160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，时间可以是25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min或35min等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

25、优选地，步骤(5)所述保持的时间为8-12h，所述保持在温度为160-200℃下进行，例如时间可以是8h、9h、10h、11h或12h等，温度可以是160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

26、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

27、本发明提供了一种可降解弹性材料，通过采用四种预聚物(异氰酸酯、乙交酯和丙交酯、丁二酸和丁二醇或二者的衍生物、羟基丁酸酯)进行复配，能够有效提高产品的降解性，并且具有硬度可控的优点，解决了现有产品中理化性能单一的缺陷，制备方法较为简单，操作安全性高，无需高压等复杂工艺，原料可再生，对环境更为友好。