本发明属于聚氨酯，具体涉及耐高温聚氨酯弹性体的制备方法。
背景技术：
1、聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子聚合物，它既具有塑料的高强度，又具有橡胶的弹性和韧性，凭借良好的综合性能已被广泛应用于化工、建材、冶金、汽车等领域。其最大特点是材料的硬度、柔韧性、耐热性和耐磨性都可在较大的范围内进行调整。这一特点得益于其内部独特的软硬段两相结构。由于热力学不相容性，软硬段之间会产生微相分离，各自形成独立的微区。硬段微区以刚性颗粒形态散布在软段微区中，起到了物理交联的作用，进而增强了材料的耐热性、耐磨性和力学性能。而软段微区，作为基体存在，为材料提供了柔韧性、回弹性和良好的低温性能。然而，聚氨酯弹性体的一个显著短板是其耐热性能，其短期使用温度上限仅为120℃。这一限制极大地影响了它在工程配件、电子电器、航空航天以及国防军工等特殊领域的应用潜力。
2、目前，科研人员常通过对聚氨酯弹性体进行改性来增强其耐热性能。常见的改性方法包括有机硅改性、无机填料改性以及交联改性等。中国专利cn109096733a通过将聚氨酯弹性体、无机填料和其他助剂混合反应，来提高聚氨酯弹性体的耐热性。但该方法无法保证无机填料在混合过程中的分散状态，容易造成聚氨酯弹性体力学性能的损失，而且会降低聚氨酯弹性体的耐磨性；中国专利cn111187508a通过将聚醚多元醇和硅藻土粉末混合与异氰酸酯反应生成预聚体，并加入附有一层镍和铬的碳化硅粉体一起混合，得到耐热性聚氨酯弹性体。但该方法操作过程复杂，很难放大生产，且铬和镍都是致癌物质，对人体有害。
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耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，采用异山梨醇和双酚a作为复合起始剂，合成耐高温性能的聚醚多元醇。异山梨醇是一种来源于葡萄糖的刚性、无毒的生物基原料，其分子结构内含有两个反位连接的四氢呋喃环，能显著提高聚合物的强度和热稳定性。双酚a所具有的芳环和碳氧链结构为聚合物提供了特定的刚性和韧性，能有效提高聚合物结构稳定性。并选用了含芳基结构的酸酐化合物作为扩链剂，反应后在主链引入了含芳基的酰亚胺结构，在多重耐热基团的作用下大幅度增强了聚氨酯弹性体耐高温的性能。
2、本发明所采取的技术方案如下：
3、所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将摩尔比为（2~2.2）:1的二异氰酸酯和聚醚多元醇加入到氮气保护的反应容器中，保温反应，得到聚氨酯预聚体；
5、（2）向步骤（1）制得的聚氨酯预聚体中加入酸酐化合物扩链剂，混合均匀后浇注到提前预热的模具中，继续反应，反应结束后开模，熟化，即得耐高温聚氨酯弹性体；
6、所述的聚醚多元醇以摩尔比为（1~4）:1的异山梨醇和双酚a为复合起始剂，分子结构中含有呋喃环和苯环结构，官能度为2，数均分子量790~1205g/mol。
7、所述的步骤（1）中，二异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯（mdi）或对苯二异氰酸酯（ppdi）中的一种。
8、所述的步骤（1）中，保温反应的温度为75~90℃，时间为1.5~3h。
9、所述的步骤（2）中，酸酐化合物扩链剂为3,4,9,10-四羧酸酐或1,4,5,8-萘四甲酸酐中的一种。
10、所述的步骤（2）中，酸酐化合物扩链剂与聚氨酯预聚体的摩尔比为（0.5~1）:2。
11、所述的步骤（2）中，继续反应的过程为：先在78~85℃条件下保温反应2~3h，再升温至123~127℃反应2~3h。
12、所述的步骤（2）中，熟化的温度为85~95℃。
13、所述的步骤（1）中，聚醚多元醇的制备方法，包括以下步骤：以异山梨醇和双酚a为复合起始剂，将复合起始剂和dmc催化剂加入到高压反应釜中，进行氮气置换，升温至80~100℃，抽真空至-0.09mpa，脱水1~2h，加入复合起始剂总质量的16~22wt.%的环氧丙烷引发聚合反应，引发成功，由高压泵将环氧丙烷连续加入至高压反应釜中，在dmc催化剂的作用下催化环氧丙烷进行开环聚合，即得聚醚多元醇。
14、所述的dmc催化剂的加入量为聚醚多元醇总质量的200~500ppm，优选为250~300ppm。
15、所述的开环聚合的温度为120~145℃，优选为125~135℃。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
17、（1）本发明以生物基原料异山梨醇、双酚a作为复合起始剂，采用双金属催化体系催化环氧烷烃开环聚合得到聚醚多元醇。异山梨醇中的两个呋喃环和双酚a所具有的芳环和碳氧链结构，能显著提高聚醚多元醇的刚性和韧性，提供优异的力学性能，且能有效提高聚合物结构的稳定性，大大提高产品的耐高温性能；
18、（2）本发明通过酸酐化合物与异氰酸酯基团进行扩链反应，在聚氨酯主链中引入了含芳基的酰亚胺结构，芳基和聚酰亚胺具有高热稳定性和高机械强度的性能，进一步增强了产品的力学性能和热稳定性；
19、（3）本发明选用异山梨醇、双酚a作为复合起始剂，在双金属催化体系下与环氧烷烃聚合得到具有芳环和呋喃环结构的聚醚多元醇，与异氰酸酯反应生成预聚体，通过酸酐反应引入了含芳基的酰亚胺结构，在多重耐热基团的作用下，得到具有耐高温且力学性能优异的聚氨酯弹性体，工艺简单易操作，方便大生产转化。
1.一种耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，二异氰酸酯为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，保温反应的温度为75~90℃，时间为1.5~3h。
4.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，酸酐化合物扩链剂为3,4,9,10-四羧酸酐或1,4,5,8-萘四甲酸酐中的一种。
5.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，酸酐化合物扩链剂与聚氨酯预聚体的摩尔比为（0.5~1）:2。
6.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，继续反应的过程为：先在78~85℃条件下保温反应2~3h，再升温至123~127℃反应2~3h。
7.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，熟化的温度为85~95℃。
8.根据权利要求1所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，聚醚多元醇的制备方法，包括以下步骤：以异山梨醇和双酚a为复合起始剂，在dmc催化剂的作用下催化环氧丙烷进行开环聚合，即得聚醚多元醇。
9.根据权利要求8所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的dmc催化剂的加入量为聚醚多元醇总质量的200~500ppm。
10.根据权利要求8所述的耐高温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述的开环聚合的温度为120-145℃。