專利名稱：一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體的合成技術領域，特別涉及一種高性能熱塑性聚氨酯彈 性體的合成方法。
背景技術：
聚氨酯(PU)彈性體是指在大分子主鏈上含有較多氨基甲酸酯基官能團(-N小 時-C0-0-)的一類彈性體聚合物，是典型的多嵌段共聚物，通常由低聚物多元醇(聚醚或聚 酯)先與多異氰酸酯進行加成反應，再和擴鏈劑反應制備而成。在聚氨酯(PU)彈性體中，由于軟硬段的不相容性，存在明顯的微相分離結構，其 中軟段相提供彈性，硬段相起到增強填充和交聯(lián)作用。由于氨基甲酸酯基團的極性特征、 基團間形成氫鍵的能力以及長鏈軟段和短鏈硬段溶解性的差異，導致軟硬段熱力學不相容 而產生微相分離，硬段分子之間強烈締合在一起形成許多微區(qū)而分散在軟段相基質中。這 樣最終形成的聚氨酯(PU)材料并不是統(tǒng)計學上的無規(guī)共聚物，而是有很高硬段含量的聚 合物鏈與幾乎是純軟鏈段的“混合物”，且在化學鍵連接的兩相微區(qū)中存在著相互作用的氫 鍵。有強烈極性和氫鍵作用的硬段在橡膠態(tài)的軟段基質中起到物理交聯(lián)點和活性增強填料 的作用。現(xiàn)有方法制備的聚氨酯彈性體在高溫高濕，強輻射，長時間暴曬，持續(xù)溶劑浸泡等 特殊條件的應用限制很大，容易發(fā)生老化及降解，影響其使用性能。

發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能熱塑性聚氨酯 彈性體的合成方法，采用兩種或兩種以上不同種類的多元醇，采用一步法合成熱塑性聚氨 酯彈性體，在化學反應的同時進行產品初成型，能夠方便的對產品的各項性能進行有效合 理的控制，對不同性能要求的產品可以隨意掌握，具有工藝流程簡單，設備能耗和生產成本 低，性能穩(wěn)定的特點。本發(fā)明所述的“高性能”是指合成的熱塑性聚氨酯彈性體邵氏硬度為50A 95A， 拉伸強度為25 50MPa，斷裂伸長率為550 1100%，直角撕裂負荷70-300N，直角撕裂強 度50-335kN/m，與普通二元醇產物相比，具有耐水解、耐溶劑、耐老化性能較高的特點。本發(fā) 明制備的高性能熱塑性聚氨酯彈性體在高溫高濕，強輻射等條件下具有良好的耐老化及耐 降解性能，應用范圍廣泛。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括以下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 005 0. Imol的兩種或兩種以上不同種類的低聚物二元醇和0. 005 0. Imol擴鏈劑二元醇，組 成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；將二元醇體系加熱至 90 150°C，并在-95. 5 -85. 5MPa壓力下真空脫水1 5小時并攪拌均勻，然后降溫至50 80°C備用；其次，在上步真空脫水后的備用的二元醇體系中加入0.01 0. Imol的二異氰酸 酯，異氰酸酯指數(shù)保持在0. 5-1. 5，再升溫至80 130°C，保溫反應1. 5 2. 5小時；脫氣后 出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步模具中的反應物置于60 150°C中熟化5 20小時，然后再暴露于 空氣中120-240小時，達到反應完全。所說的低聚物二元醇為聚己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、聚 丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)或聚己二酸己二醇酯(PAA)等；所說的擴鏈劑二元 醇為碳原子數(shù)為C2-C18的二元醇。本發(fā)明的有益效果是一、本發(fā)明通過一種簡單快捷的方法合成了新型高性能熱塑性聚氨酯彈性體。該 方法能耗低，節(jié)省時間，加工成型方便，對所有熱塑性塑料加工成型的方法對該彈性體都可 適用。合成的熱塑性聚氨酯彈性體邵氏硬度為50A 95A，拉伸強度為25 50MPa，斷裂 伸長率為550 1100%，直角撕裂負荷70-300N，直角撕裂強度50_335kN/m。拉伸強度、斷 裂伸長率、直角撕裂負荷和直角撕裂強度較單一低聚物二元醇制備的聚氨酯彈性體都有提 尚ο二、本發(fā)明合成了力學性能，綜合性能優(yōu)良的新的聚氨酯彈性體，與普通二元醇產 物相比提高了耐水解、耐溶劑、耐老化等性能。三、本發(fā)明采用一步法反應合成聚氨酯彈性體，將兩種或兩種以上不同種類的低 聚物二元醇和擴鏈劑小分子二元醇組成混合均勻的二元醇體系，然后加入異氰酸酯后，迅 速攪拌均勻后出料，可直接成型至所需的制品，也可制成粒料進行二次加工，大大降低了生 產成本，適宜于大規(guī)模推廣生產。將二元醇體系和二異氰酸酯直接反應，反應過程中無需再 次添加其他主原料，大大縮短了反應時間，降低了反應成本。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例一一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括以下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 005mol 的聚己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)和0. Olmol的乙二醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚 物二元醇之間的含量比例沒有限制；將二元醇體系加熱至90°C，并在-85. 5MPa壓力下真空 脫水1小時并攪拌均勻，然后降溫至50°C備用；其次，在上步真空脫水后的備用的二元醇體系中加入0. Olmol的二異氰酸酯，異 氰酸酯指數(shù)保持在0. 5，再升溫至80°C，保溫反應2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的 模具中；最后，將上步模具中的反應物置于70°C中熟化10小時，然后再暴露于空氣中120 小時，達到反應完全。實施例二一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟
首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 06mol的聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)和0.09molC8 二元醇，組成二元醇體系，不同種類的低 聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至95°C，并在-92. 5Mpa以下真空脫水2 小時并攪拌均勻，然后降溫至60°C備用；其次，在真空脫水后并降溫的二元醇體系中加入0. OSmol 二異氰酸酯，異氰酸酯 指數(shù)保持在0.8，再升溫至120°C，保溫反應時間2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模 具中；最后，將上步模具中的反應物置于80°C中熟化8小時，然后再暴露于空氣中120小 時以達到反應完全。實施例三一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 012mol 的聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己二酸己二醇酯(PAA)和0.005mol的C18 二元醇，組成 二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至90°C，并 在-95. 5Mpa壓力下真空脫水3小時并攪拌均勻，然后降溫至80°C備用；其次，在真空脫水后并降溫的二元醇體系中加入0.07mol的二異氰酸酯，異氰酸 酯指數(shù)保持在1. 5，再升溫至130°C，保溫反應時間2. 5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑 的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于150°C熟化6小時，然后再暴露于空氣中192 小時以達到反應完全。實施例四一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. Imol的 聚四氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)和0. 093mol的C5 二元醇，組 成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至95°C， 并在-90. 5Mpa壓力下真空脫水5小時并攪拌均勻，然后降溫至50°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0. 086mol的二異氰酸酯，再升溫至 120°C，保溫反應時間2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化20小時，然后再暴露于空氣中144 小時以達到反應完全。實施例五一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 005mol 的聚己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)和0. Imol的聚己內酯(PCL)、聚乙 二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比 例沒有限制；加熱該體系至150°C，并在-85. 5Mpa壓力下真空脫水5小時并攪拌均勻，然后 降溫至70°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0. Imol的二異氰酸酯，異氰酸酯指數(shù)保 持在1.0，再升溫至80°C，保溫反應時間1.5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化5小時，然后再暴露于空氣中240小 時以達到反應完全。實施例六一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0.05mol的 聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)和0. Imol 的ClO 二元醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱 該體系至150°C，并在-95. 5Mpa以下真空脫水3小時并攪拌均勻，然后降溫至69°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0.09mol的二異氰酸酯，再升溫至 120°C，保溫反應時間1. 5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化20小時，然后再暴露于空氣中240 小時以達到反應完全。
權利要求
一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括以下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0.005～0.1mol的兩種或兩種以上不同種類的低聚物二元醇和0.005～0.1mol擴鏈劑二元醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；將二元醇體系加熱至90～150℃，并在-95.5～-85.5MPa壓力下真空脫水1～5小時并攪拌均勻，然后降溫至50～80℃?zhèn)溆?；其次，在上步真空脫水后的備用的二元醇體系中加入0.01～0.1mol的二異氰酸酯，異氰酸酯指數(shù)保持在0.5-1.5，再升溫至80～130℃，保溫反應1.5～2.5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步模具中的反應物置于60～150℃中熟化5～20小時，然后再暴露于空氣中120-240小時，達到反應完全；所說的低聚物二元醇為聚己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)或聚己二酸己二醇酯(PAA)；所說的擴鏈劑二元醇為碳原子數(shù)為C2-C18的二元醇。
2.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括以下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 005mol的聚 己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)和0. Olmol的乙二醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二 元醇之間的含量比例沒有限制；將二元醇體系加熱至90°C，并在-85. 5MPa壓力下真空脫水 1小時并攪拌均勻，然后降溫至50°C備用；其次，在上步真空脫水后的備用的二元醇體系中加入0. Olmol的二異氰酸酯，異氰酸 酯指數(shù)保持在0. 5，再升溫至80°C，保溫反應2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具 中；最后，將上步模具中的反應物置于70°C中熟化10小時，然后再暴露于空氣中120小時， 達到反應完全。
3.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 06mol的聚乙 二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)和0.09molC8 二元醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚物 二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至95°C，并在-92. 5Mpa以下真空脫水2小時 并攪拌均勻，然后降溫至60°C備用；其次，在真空脫水后并降溫的二元醇體系中加入0. 08mol 二異氰酸酯，異氰酸酯指數(shù) 保持在0. 8，再升溫至120°C，保溫反應時間2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具 中；最后，將上步模具中的反應物置于80°C中熟化8小時，然后再暴露于空氣中120小時以 達到反應完全。
4.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于，包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0.012mol的 聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己二酸己二醇酯(PAA)和0.005mol的C18 二元醇，組成二 元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至90°C，并 在-95. 5Mpa壓力下真空脫水3小時并攪拌均勻，然后降溫至80°C備用；其次，在真空脫水后并降溫的二元醇體系中加入0. 07mol的二異氰酸酯，異氰酸酯指 數(shù)保持在1. 5，再升溫至130°C，保溫反應時間2. 5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模 具中；最后，將上步中模具中的反應物置于150°C熟化6小時，然后再暴露于空氣中192小時 以達到反應完全。
5.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. lmol的聚四 氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)和0. 093mol的C5 二元醇，組成 二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系至95°C，并 在-90. 5Mpa壓力下真空脫水5小時并攪拌均勻，然后降溫至50°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0. 086mol的二異氰酸酯，再升溫至120°C，保 溫反應時間2小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化20小時，然后再暴露于空氣中144小時 以達到反應完全。
6.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 005mol的聚 己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)和0. lmol的聚己內酯(PCL)、聚乙二醇 (PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒 有限制；加熱該體系至150°C，并在-85. 5Mpa壓力下真空脫水5小時并攪拌均勻，然后降溫 至70°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0. lmol的二異氰酸酯，異氰酸酯指數(shù)保持在 1. 0，再升溫至80°C，保溫反應時間1. 5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化5小時，然后再暴露于空氣中240小時以 達到反應完全。
7.根據(jù)權利要求1所說的一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，包括如下步驟首先，在裝有攪拌器、溫度計的容量為500ml的三口燒瓶中加入總量為0. 05mol的聚乙 二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)和0. lmol的C10二元醇，組成二元醇體系，不同種類的低聚物二元醇之間的含量比例沒有限制；加熱該體系 至150°C，并在-95. 5Mpa以下真空脫水3小時并攪拌均勻，然后降溫至69°C備用；其次，在真空脫水后的二元醇體系中加入0. 09mol的二異氰酸酯，再升溫至120°C，保 溫反應時間1. 5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，將上步中模具中的反應物置于60°C熟化20小時，然后再暴露于空氣中240小時 以達到反應完全。
全文摘要
一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，首先，在三口燒瓶中加入總量為0.005～0.1mol的兩種或兩種以上不同種類的低聚物二元醇(聚己內酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)或聚己二酸己二醇酯(PAA)等)和0.01～0.1mol擴鏈劑二元醇(C2～C18)，組成二元醇體系；將二元醇體系加熱至90～150℃，并在-85.5～-95.5MPa壓力下真空脫水1～5小時；其次，再加入0.01～0.1mol的二異氰酸酯，升溫至80～130℃，保溫反應1.5～2.5小時；脫氣后出料至涂有硅油脫模劑的模具中；最后，模具中的反應物置于60～150℃熟化5～20小時，然后再暴露于空氣中5-10天以達到反應完全，具有能耗低，節(jié)省時間，加工成型方便，生產成本低，適宜于大規(guī)模推廣的特點。
文檔編號C08G18/42GK101831047SQ20101017629
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者張寶峰, 張敏, 李猛 申請人:陜西科技大學