專利名稱：含長烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯彈性體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類含長烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法和在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
汽車輪胎是一種重要的汽車配件，它是一種產(chǎn)量最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、性能要求最高的橡膠制品，其耗膠量占全部橡膠制品耗膠量的一半以上。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，我國正在成為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費國，也正在成為耗膠量和輪胎產(chǎn)量居世界第一的橡膠工業(yè)和輪胎工業(yè)大國。輪胎的性能 對汽車的使用性能影響顯著，在高性能輪胎研究中的一個最關(guān)鍵問題是所謂“魔三角”，即滾動阻力、抗?jié)窕院湍湍バ匀N主要性能互相矛盾的問題，特別是滾動阻力與抗?jié)窕缘拿芨情L期以來困擾輪胎工業(yè)的老大難問題。降低輪胎的滾動阻力可以使汽車節(jié)省燃油消耗，減少尾氣污染，提高輪胎的抗?jié)窕阅?，能顯著提高汽車在潮濕路面的行駛安全性。因此，世界各國已將研發(fā)兼具低滾動阻力、高抗?jié)窕院透吣湍バ缘妮喬プ鳛檩喬スI(yè)升級換代的新發(fā)展趨勢。聚氨酯彈性體是一種綜合性能優(yōu)異的高分子合成材料，硬度可調(diào)范圍廣，在很寬的硬度范圍內(nèi)仍可保持較高的彈性，高強度、高伸長率、優(yōu)良的耐油和耐溶劑性能，對于一般溶劑、氧、臭氧、福射等都有足夠的抵抗能力，聚氨酯彈性體優(yōu)異的耐磨性能使其具有“耐磨橡膠”的美稱，可見聚氨酯彈性體具備了在汽車輪胎工業(yè)中應(yīng)用的潛質(zhì)。利用聚氨酯彈性體的上述優(yōu)良性能，將其應(yīng)用于汽車輪胎方面的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，最早開發(fā)的一個產(chǎn)品是聚氨酯澆注實心輪胎，用于苛刻條件下運輸貨物的車輛。然而，由于聚氨酯分子鏈中含有很多如氨基甲酸酯基、脲基、縮二脲基等強極性基團(tuán)，分子間的相互作用力大，使得聚氨酯彈性體的內(nèi)生熱大，導(dǎo)致其動態(tài)力學(xué)性能差，因而限制了聚氨酯彈性體在動態(tài)負(fù)載情況下的應(yīng)用，使由聚氨酯彈性體制備的汽車輪胎一般也僅適用于低速運行的場合，如剪草車、拖拉機、起重機、工業(yè)叉車等。為了使由聚氨酯彈性體制備的汽車輪胎適用于高速運行，美國固特異輪胎橡膠公司開發(fā)出了聚氨酯/橡膠復(fù)合輪胎，它通過對硫化膠表面進(jìn)行改性以提高聚氨酯彈性體與橡膠界面的粘合強度，使聚氨酯彈性體應(yīng)用于汽車輪胎工業(yè)、作為橡膠輪胎的胎面膠成為可能。近年來，固特異公司研發(fā)了一種以三聚異氰酸酯作原料制備的聚氨酯彈性體，其耐高溫性能和物理機械性能均有較大提高，從聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)出發(fā)改善聚氨酯彈性體的動態(tài)力學(xué)性能，并利用該彈性體研制了新一代聚氨酯輪胎。盡管目前已有將聚氨酯彈性體應(yīng)用于汽車輪胎的報道，但仍然有很多不盡人意之處，特別是在提高聚氨酯彈性體的動態(tài)力學(xué)性能方面仍然存在顯著的不足。因此，利用聚氨酯材料的“可剪裁性”，設(shè)計并合成具有特定結(jié)構(gòu)、動態(tài)性能優(yōu)異、具有在高性能輪胎中應(yīng)用潛質(zhì)的新型聚氨酯彈性體，不僅對聚氨酯工業(yè)具有重大的現(xiàn)實意義，而且對汽車工業(yè)的發(fā)展也有積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的聚氨酯彈性體動態(tài)力學(xué)性能差的顯著不足，提供一類具有較好動態(tài)力學(xué)性能的含長烷基支鏈聚氨酯彈性體，同時本發(fā)明還提供該彈性體的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供該聚氨酯彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。本發(fā)明的含長烷基支鏈聚氨酯彈性體的分子結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.含長烷基支鏈聚氨酯彈性體，其特征在于分子結(jié)構(gòu)式如下
2.權(quán)利要求1所述含長烷基支鏈聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于包括如下步驟步驟1:N-正烷基二乙醇胺的制備將1. 00摩爾的1-溴代正烷烴(CnH2n+1—Br)和O. 5 2. O摩爾的二乙醇胺加入到乙腈-甲醇混合溶劑中，回流反應(yīng)36飛O小時后結(jié)束反應(yīng)，將反應(yīng)混合溶液濃縮后，先用乙醚洗滌， 再用甲醇-乙酸乙酯混合溶劑重結(jié)晶，即得到相應(yīng)的N-正烷基二乙醇胺季銨鹽；然后將該 N-正烷基二乙醇胺季銨鹽溶于去離子水中，加入過量氨水溶液，得到大量白色絮狀物質(zhì)，經(jīng)乙醚萃取即得到相應(yīng)的N-正烷基二乙醇胺，其結(jié)構(gòu)式如式(2)所示，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2中，N-正烷基二乙醇胺為N-正葵烷基二乙醇胺、N-烷基二乙醇胺、N-正十二烷基二乙醇胺、N-十三烷基二乙醇胺、N-正十四烷基二乙醇胺、N-正十五烷基二乙醇胺、N-正十六烷基二乙醇胺、N-正十七烷基二乙醇胺、N-正十八烷基二乙醇胺、N-正十九烷基二乙醇胺、N-正二十烷基二乙醇胺、N-正二i^一烷基二乙醇胺、N-正二十二烷基二乙醇胺、N-正二十三烷基二乙醇胺、N-正二十四烷基二乙醇胺、N-正二十五烷基二乙醇胺、N-正二十六烷基二乙醇胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述-NCO基團(tuán)封端的含長烷基支鏈聚氨酯預(yù)聚體的-NCO基團(tuán)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49TlO%。
5.權(quán)利要求1所述含長烷基支鏈聚氨酯彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及含長烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用，所述含長烷基支鏈聚氨酯彈性體的分子結(jié)構(gòu)式中包括三部分，其中A部分來自N-正烷基二乙醇胺，B部分來自甲苯二異氰酸酯(TDI)，C部分來自分子量1000的聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)。所述制備方法包括步驟1N-正烷基二乙醇胺的制備；步驟2-NCO基團(tuán)封端的含長烷基支鏈聚氨酯預(yù)聚體的制備；步驟3含長烷基支鏈聚氨酯彈性體的制備。本發(fā)明還涉及該彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。本發(fā)明既克服了短支鏈結(jié)構(gòu)對聚氨酯彈性體力學(xué)性能的損害，又克服了現(xiàn)有的聚氨酯彈性體動態(tài)力學(xué)性能較差的顯著的不足。
文檔編號C08G18/12GK103044654SQ201210541179
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者劉芳, 徐多文, 朱立新, 何經(jīng)緯, 賈德民 申請人:華南理工大學(xué)