具有透明性和耐磨性的聚氨酯弹性体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有透明性和耐磨性的聚氨酯弹性体，具体涉及将包含异氰酸 酯、聚醚或聚酯多元醇、脂肪族二元醇和聚二烯烃的聚氨酯组合物在1-5吨合模力下制备 的聚氨酯弹性体。本发明还涉及在1-5吨合模力下制备所述聚氨酯弹性体的方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯具有优良的物理机械性能和方便的加工工艺性能，是一种具有广泛用途的 材料。例如，聚氨酯弹性体因其良好的拉伸强度，撕裂强度和耐挠曲性，常用做制鞋、胶辊、 汽车软性部件等等。
[0003] 在制鞋工业中，为获得美观的效果，会要求一种高透明性的鞋底材料，同时需要良 好的耐磨性。另外也需要聚氨酯鞋底配方能在模具中快速完成反应并脱模，脱模时间要求 不多于90秒，从而提高生产效率。
[0004] 目前，聚氨酯弹性体主要通过异氰酸酯化合物与含活泼氢化合物（例如聚酯多元 醇或聚醚多元醇）在催化剂的存在下反应制得。传统的提高聚氨酯弹性体耐磨的技术方法 是添加改善耐磨性的助剂，例如有机硅耐磨剂或蜡类耐磨剂。然而，所述两大类耐磨剂对聚 氨酯弹性体的透明性有很大的影响，以致无法获得同时具有耐磨性和透明性的聚氨酯弹性 体材料。
[0005] CN102190755A公开了一种在制备聚氨酯弹性体的过程中加入聚丁二烯以改善聚 氨酯弹性体的耐磨性能。CN102344541A披露了一种具有改进耐磨性能的聚氨酯，其中聚氨 酯的反应成分中包括一定用量的聚异戊二烯。
[0006] 制鞋工业最求很高的生产效率，因此要求聚氨酯弹性体体系具有很快的反应性， 但是高反应性导致反应产生的气体不易排出，而包裹在聚氨酯弹性体中，从而影响透明性。
[0007] 合模力对聚氨酯弹性体的透明性也有很大的影响，高合模力有利于聚氨酯弹性体 的透明性，一般7吨以上的合模力才能取得理想的高反应性的透明聚氨酯弹性体。目前制 鞋工业中的聚氨酯弹性体的生产设备的合模力大多在3-5吨左右，不利于制得高透明性的 聚氨酯弹性体。
[0008] 因此制鞋工业要求一种能通过1-5吨合模力设备制备、反应性快、透明性高且耐 磨性能好的聚氨酯弹性体。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明一方面提供了一种具有透明性和耐磨性的聚氨酯弹性体，所述聚氨酯弹性 体通过将聚氨酯组合物在1-5吨的合模力下合模制得，所述聚氨酯组合物包含：
[0011] a)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
[0012] b)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
[0013] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其组合；
[0014] b2) -种或多种分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量为 0. 1-3. 5wt. %,基于所述异氰酸酯反应性组分的总重量按IOOwt. %计；
[0015] c)聚二烯烃，所述聚二烯烃通过含有4-10个碳原子的脂肪族二烯烃的均聚或共 聚反应制备。
[0016] 在本发明一个实施例中，所述bl)选自分子量为1000-3000、官能度为1.9-2. 1的 聚酯多元醇，优选自分子量为1000-3000、官能度为1.9-2. 1的聚酯多元醇。
[0017] 在本发明另一个实施例中，所述脂肪族二元醇选自：乙二醇、二甘醇、1，2-丙二 醇、1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇或其组合。
[0018] 在本发明又一个实施例中，所述聚二烯烃选自聚丁二烯、聚异戊二烯或其组合。 优选地，所述聚丁二烯的1，2_乙烯基含量低于30wt. %，基于所述聚丁二烯的总重量按 IOOwt. %计。
[0019] 在本发明还一个实施例中，聚二烯烃的含量为0. 5-6. Owt. %，基于所述异氰酸酯 反应性组分的总重量按IOOwt. %计。
[0020] 在本发明还一个实施例中，所述聚氨酯组合物凝胶时间小于15秒。
[0021] 本发明另一方面提供了一种具有透明性和耐磨性的聚氨酯弹性体的制备方法，包 括将聚氨酯组合物在1-5吨的合模力，所述聚氨酯组合物包含：
[0022] a)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
[0023] b)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
[0024] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其组合；
[0025] b2) -种或多种分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量为 0. 1-3. 5wt. %,基于所述异氰酸酯反应性组分的总重量按IOOwt. %计；
[0026] c)聚二烯烃，所述聚二烯烃通过含有4-10个碳原子的脂肪族二烯烃均聚或共聚 反应制备。
[0027] 在本发明一个实施例中，所述bl)选自分子量为1000-3000、官能度为1. 9-2. 1的 聚酯多元醇，优选自分子量为1000-3000、官能度为1.9-2. 1的聚酯多元醇。
[0028] 在本发明另一个实施例中，所述脂肪族二元醇选自：乙二醇、二甘醇、1，2-丙二 醇、1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇或其组合。
[0029] 在本发明又一个实施例中，所述聚二烯烃选自聚丁二烯、聚异戊二烯或其组合。 优选地，所述聚丁二烯的1，2_乙烯基含量低于30wt. %，基于所述聚丁二烯的总重量按 IOOwt. %计。
[0030] 在本发明还一个实施例中，聚二烯烃的含量为0. 5-6. Owt. %，基于所述异氰酸酯 反应性组分的总重量按IOOwt. %计。
[0031] 在本发明还一个实施例中，所述聚氨酯组合物凝胶时间小于15秒。
【具体实施方式】
[0032] I.聚氨酯弹件体
[0033] 本发明一方面提供了一种具有透明性和耐磨性的聚氨酯弹性体，本发明的提供的 聚氨酯弹性体能在1-5吨的合模力下制备，同时具有透明性和耐磨性，并且具有良好的物 理性能和机械性能，其中所述聚氨酯弹性体通过将聚氨酯组合物在1-5吨的合模力下合模 制得，所述聚氨酯组合物包含：
[0034] a)异氰酸酯组分，所述异氰酸酯组分包含一种或多种有机多异氰酸酯；
[0035] b)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：
[0036] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其组合；
[0037] b2) -种或多种分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量为 0. 1-3. 5wt. %,基于所述异氰酸酯反应性组分的总重量按IOOwt. %计；
[0038] c)聚二烯烃，所述聚二烯烃通过含有4-10个碳原子的脂肪族二烯烃的均聚或共 聚反应制备。
[0039] 所述组分a)中的有机多异氰酸酯由以下通式表示：
[0040] R (NCO) n
[0041] 在上述通式中，η为2-4,优选2 ;R表示含有2-18个碳原子的脂族烃基，含有3-18 个碳原子的脂环族烃基烃基，含有6-15个碳原子的芳族烃基，或者含有8-15个碳原子的芳 脂族烃基。
[0042] 其具体的实例包括，但不限于：亚乙基二异氰酸酯，1，4_四亚甲基二异氰酸酯，1， 6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI)，1，12-十二烷基二异氰酸酯，环丁烷-1，3-二异氰酸酯，环 己烷-1，3-二异氰酸酯，环己烷-1，4-二异氰酸酯，环己烷-1，3-二异氰酸酯和环己烷-1， 4_二异氰酸酯的混合物，1-异氰酸根合_3, 3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷， 2, 4-六氢甲苯二异氰酸酯，2, 6-六氢甲苯二异氰酸酯，2, 4-六氢甲苯二异氰酸酯和2, 6-六 氢甲苯二异氰酸酯的混合物，六氢-1,3-亚苯基二异氰酸酯，六氢-1,4-亚苯基二异氰酸 酯，全氢-2, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯，全氢-4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯，1，3-亚苯基 二异氰酸酯，1，4_亚苯基二异氰酸酯，1，4_杜烯二异氰酸酯，4,4'_均二苯代乙烯二异氰酸 酯，3, 3'-二甲基-4, 4' -二亚苯基二异氰酸酯，甲苯2, 4-二异氰酸酯，甲苯2,6-二异氰酸 酯（TDI)，甲苯2,4-二异氰酸酯和甲苯2,6-二异氰酸酯的混合物，二苯基甲烷-2, 4' -二异 氰酸酯，二苯基甲烷-2, 2' -二异氰酸酯，二苯基甲烷-4, 4' -二异氰酸酯（MDI)，以及亚萘 基-1，5-二异氰酸酯（NDI)。
[0043] 所述有机异氰酸酯还可以是改性的有机多异氰酸酯，改性的有机多异氰酸酯包括 含有碳化二亚胺、脲酮亚胺（uretoneimine)、脲基甲酸酯或异氰脲酸酯结构的上述异氰酸 酯。
[0044] 所述有机多异氰酸酯，还可以是多异氰酸酯预聚体。所述异氰酸酯预聚体的NCO 含量，优选但不限于5-30wt. %，特别优选10-25wt. %，以所述有机多异氰酸酯预聚体的重 量按IOOwt. %计。