專利名稱：一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，具體涉及一種端基含烯類雙鍵的聚氨酯預聚體大單體與含雙鍵的苯乙烯單體，在紫外光和光敏劑作用下進行自由基共聚合形成聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
由于合成聚氨酯材料的原料、工藝和配方的多樣性，因而其性能范圍較寬，硬度變化范圍廣，并兼具塑料和橡膠的特性，另因其軟段和硬段的熱力學不相容性導致的微相分離結(jié)構(gòu)，使材料具有卓越的性能而被廣泛應用于眾多領(lǐng)域。傳統(tǒng)聚氨酯材料的合成軟鏈段主要由聚醚或聚酯多元醇鏈段提供，硬鏈段主要由異氰酸酯基和含苯環(huán)的胺類擴鏈劑反應后提供，在操作過程中由于預聚物與擴鏈劑混合后固化反應速度快，固化聚合溫度高，導致操作時間短，操作不易進行，還需不斷用溶劑沖洗混合料倉，因此在合成過程中存在許多不便之處，且通常固化方式為熱固化，消耗能源較多，成本相對較高。葛曷一(玻璃鋼/復合材料，2004 (I):21-24)研究了甲基丙烯酸羥乙酯封端聚氨酯預聚體形成活性端基聚氨酯，用于與不飽和聚酯樹脂中的雙鍵作用改性不飽和聚酯樹脂，提高不飽和聚酯樹脂的韌性。朱國全(山東化工，2002，31 (2):4-7)以聚乙二醇、甲苯二異氰酸酯、丙烯酸羥丙酯為原料合成聚氨酯，再加入二乙烯苯、苯乙烯、偶氮二異丁腈加熱反應最終形成聚氨酯/苯乙烯互穿網(wǎng)絡膜，用于水/乙醇溶液的分離。仇學群(涂料工業(yè)，2005，35 (I):20-23)合成了以帶不飽和端基的聚氨酯預聚體與丙烯腈共聚合成主鏈為聚丙烯腈，支鏈為聚氨酯的接枝共聚物。首先采用二苯基甲烷二異氰酸酯與甲基丙烯酸羥乙酯反應，然后在加入聚乙二醇與剩余異氰酸酯基團反應，最終得到的聚丙烯腈/聚氨酯共聚物乳液，用作涂料時性能兼具兩種聚合物的優(yōu)異性能。孫衛(wèi)紅(功能高分子學報，2011，24 (3):303-307)制備了丙烯酸-β -羥乙酯封端的聚氨酯大分子單體，采用正庚烷作致孔劑，用懸浮聚合法合成了聚氨酯-苯乙烯及聚氨酯-苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯-二乙烯基苯交聯(lián)共聚物大孔樹脂顆粒，水聲吸聲性能良好，較聚氨酯-環(huán)氧樹脂體系性能有所提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，在常規(guī)聚氨酯彈性體制備過程中存在固化操作時間短，加工成型溫度高以及熱固化消耗能源和溶劑等問題，本發(fā)明提供一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法。本發(fā)明所提供的一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，其所述制備方法按質(zhì)量份數(shù)計，投料量及步驟如下:
(I)封端聚氨酯預聚體合成
按質(zhì)量份將100份聚醚多元醇加入反應器中 ，在120°c下，保持真空度0.08 0.09 MPa時脫水2.5 h ;然后降溫至50°C，加入18.5 52.0份二異氰酸酯，再升溫至80°C保溫反應
2.5 h ;控制游離_NC0%質(zhì)量含量為4.0% 6.0%時，向反應器中滴加15.40 28.20份烯類封端劑和0.50 0.63份催化劑的混合物，再于70 80°C下保溫反應2.5 3.5 h ;然后在0.8 0.9 MPa真空度下脫泡0.5 h，得到含烯類雙鍵的封端聚氨酯預聚體；
(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備
取100份含雙鍵的封端聚氨酯預聚體、30 60份苯乙烯單體和0.18 0.36份光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W /cm2的紫外燈5 15°C下，光照3 4h，進行自由基共聚合反應，得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。進一步地，所述制備方法按質(zhì)量份數(shù)計，其投料量優(yōu)選如下:
(1)封端聚氨酯預聚體合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在1201:，真空度為0.08 0.09 MPa時脫水2 h ;然后降溫至50°C時加入34.1份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，再升溫至80°C保溫反應2.5h ;控制游 離_NC0%質(zhì)量含量為6.0%，向反應器中滴加26.15份甲基丙烯酸羥乙酯和0.56份二月桂酸二丁基錫混合物，70°C下保溫反應3.5 h ;最后保持真空度0.8 0.9MPa時脫泡0.5h，得到烯類雙鍵含量為0.125mol /IOOg的封端聚氨酯預聚體；
(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
取100份聚氨酯封端預聚體，60份苯乙烯和0.36份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，其附加的技術(shù)特征如下:
所述聚醚多元醇為是N210或N220中的一種，或N210和N220兩種聚醚多元醇的混合物。所述二異氰酸酯是TD1-80型、TD1-100型甲苯二異氰酸酯和MD1-50型二苯基甲
烷二異氰酸酯中的一種。所述烯類封端劑是甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥乙酯中的一種。所述催化劑是二月桂酸二丁基錫。所述光敏引發(fā)劑是2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。所述紫外燈為電壓220V，功率40 W，波長365nm的冷光紫外燈管。實現(xiàn)本發(fā)明所提供的一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點與效果:
在紫外光照射下和光敏引發(fā)劑作用下進行自由基共聚合時，首先通過控制光強和光照時間控制聚合反應程度，操作靈活；其次成型工藝過程的聚合機理為自由基光聚合，不同于常規(guī)的加聚型逐步聚合機理，因而制品強度和力學性能上升快，生產(chǎn)效率高。第三在相同或不同封端聚氨酯預聚體大單體中，可通過加入不同苯乙烯單體含量或光敏弓I發(fā)劑用量靈活控制所得制品的硬度、拉伸強度、撕裂強度等力學性能；第四聚合方法操作簡單、易于控制，固化工藝成型過程為5 15°c條件下進行，能耗少，無溶劑消耗，成本低，制品透明度好。另外也可利用封端聚氨酯預聚體大單體對聚苯乙烯的脆性進行有效的改善。


圖1是本發(fā)明制備聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的反應方程式。圖中，第一步反應為合成不同質(zhì)量含量的異氰酸酯基聚氨酯預聚體；第二步為加入烯類封端劑合成出封端聚氨酯預聚體大單體；第三步在紫外光照射和光敏劑作用下，于5 15°C進行自由基共聚合制備聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。圖2是本發(fā)明不同聚合體的DSC圖。圖中，(a)和(C)曲線分別為封端聚氨酯預聚體聚合體和苯乙烯聚合體的DSC曲線，(b)為聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的DSC曲線。在附圖2中，封端聚氨酯預聚體聚合體和苯乙烯聚合體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg分別為-30°C和92°C，而兩者共聚物的圖譜(b)中僅出現(xiàn)了一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，且其玻璃化溫度介于兩種聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間，說明(b)曲線中的聚合物為封端聚氨酯預聚體大單體與苯乙烯單體共聚合得到的無規(guī)共聚物，而不是兩種聚合物的混合物。共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg以及彈性和力學性能等可通過苯乙烯單體用量及聚醚多元醇的分子量和用量來調(diào)節(jié)。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的說明。實施本發(fā)明所提供的一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，首先是通過合成不同質(zhì)量含量的異氰酸酯基聚氨酯預聚體，并通過加入烯類封端劑合成出封端聚氨酯預聚體大單體，然后在紫外光照射和光敏引發(fā)劑作用下，于5 15°C聚氨酯預聚體大單體和苯乙烯單體進行自由基共聚合制備出不同性能的聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。具體方步驟如下:
首先制備封端聚氨酯預聚體。按質(zhì)量份數(shù)計在反應器中加入100份的聚醚多元醇，在120°C下，保持真空度0.08 0. 09 Mpa，后脫水2.5 h，再降溫至50°C，并加入18.5 52.0份的二異氰酸酯，再升溫至80°C，保溫反應2.5 h ;然后控制游離_NC0%質(zhì)量含量為4.0%
6.0%，向反應器中滴加15.40 28.20份烯類封端劑和0.50 0.63份催化劑的混合物，再于70 80°C下保溫反應2.5 3.5 h ;最后在0.8 0.9 MPa真空度下脫泡0.5 h，獲得含烯類雙鍵的封端聚氨酯預聚體。在上述步驟中，為了實現(xiàn)制備聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的目的，在步驟一封端聚氨酯預聚體的合成過程中，首先控制游離_NC0%質(zhì)量含量為4.0% 6.0%時，然后再按其對應的NCO質(zhì)量含量進行雙鍵封端，以便獲得即具有活潑自由基反應性能的封端聚氨酯預聚體大單體，也給予復合材料良好的彈性性能。其次制備聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。稱取100份的含雙鍵的封端聚氨酯預聚體，30 60份的苯乙烯單體和0.18 0.36份的光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈下，在5 15°C下光照3 4h，進行自由基共聚合反應，制得聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。在上述步驟中，苯乙烯單體含有剛性苯環(huán)，對復合材料的力學性能有很大影響。隨著苯乙烯用量增加，復合材料大分子鏈中聚苯乙烯硬鏈段比例增大，產(chǎn)物硬度、拉伸、撕裂等性能隨之增加。但用量過大又會使復合材料的彈性喪失。因而通過實驗考察選用苯乙烯單體質(zhì)量含量為30 60份。在本發(fā)明的上述制備方法中，采用的聚醚多元醇是N210，或者是N220，也可以采用N210和N220兩種聚醚多元醇的混合物進行實施。聚醚多元醇N210的平均分子量為1000，聚醚多元醇N220的平均分子量為2000，可通過聚醚多元醇的種類及混合使用來調(diào)節(jié)復合材料中的軟鏈鍛含量，進一步達到調(diào)節(jié)復合材料彈性和力學性能的目的。在本發(fā)明的上述制備方法中，采用二異氰酸酯是TD1-80型甲苯二異氰酸酯、TD1-100型甲苯二異氰酸酯和MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種是基于二異氰酸酯品種不同，其對復合材料大分子鏈硬鏈段的貢獻不同，可導致復合材料彈性和力學性能的不同，可依據(jù)需要選擇不同的二異氰酸酯品種。在本發(fā)明的上述制備方法中，采用電壓為220V，功率為40 W，波長為365nm的冷紫外燈作為光源，在5 15°C下進行聚合反應，使反應體系不受外界熱輻射影響，聚合反應均勻，不產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)品透明度提高。本發(fā)明上述實施的一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，其特出的特點在于:首先合成了一種端基含雙鍵的封端聚氨酯預聚體大單體，該預聚體大單體再與含雙鍵的苯乙烯單體在紫外光照射、5 15°C下，光聚合固化成型，制備聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。含雙鍵的封端聚氨酯預聚體大單體和苯乙烯單體的協(xié)同作用，形成力學性能優(yōu)異的聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。該聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料，可廣泛用作礦用篩板、密封圈、滑輪以及棒材和板材等。苯乙烯鏈段的引入以及加入量，可以在較寬范圍明顯改善聚氨酯彈性體的力學性能。該聚合方法操作簡單靈活，易于控制，固化聚合溫度低，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的說明。實施例1
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°c下，保持真空度0.08 0.09MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C，再加入28.0份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，然后再升溫至80°C下保溫反應2.5 ho得游離_NC0%質(zhì)量含量為4.0 %的預聚體,然后向反應器中滴加16.60份甲基丙烯酸羥乙酯和0.50份二月桂酸二丁基錫的混合物，80°C保溫反應2.5 h。然后保持真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5 h，得到烯類雙鍵含量為0.088mol/100g封端聚氨酯預聚體。(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
稱取100份上述封端聚氨酯預聚體、30份苯乙烯單體和0.18份2-羥基-2-甲基_1_苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照3h，進行自由基共聚合反應，得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例2
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在1201:、真空度為0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫 至50°C時加入34.1份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，再升溫至80°C保溫反應2.5h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為6.0%，向反應器中滴加26.15份甲基丙烯酸羥乙酯和0.56份二月桂酸二丁基錫混合物，70°C下保溫反應3.5 h。然后保持真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到封端聚氨酯預聚體，烯類雙鍵含量為0.125mol/100g。
(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
稱取100份聚氨酯封端預聚體、60份苯乙烯和0.36份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例3
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C時加入29.5份TD1-100型甲苯二異氰酸酯，80°C保溫反應2.5h?？刂朴坞x-NC0%質(zhì)量含量為4.5%時，向反應器 中滴加18.94份甲基丙烯酸羥乙酯和0.52份二月桂酸二丁基錫，75°C保溫反應3h。然后在真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.098mol/100g。(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
稱取100份封端聚氨酯預聚體、40份苯乙烯單體和0.24份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照3.5h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例4
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N220加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C時加入21.30份TD1-100型甲苯二異氰酸酯，然后于80°C保溫反應2.5 h。控制游離_NC0%質(zhì)量含量為5.0%時，向反應器中滴加17.6份丙烯酸羥乙酯和0.50份二月桂酸二丁基錫，80°C保溫反應2.5h。然后真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到雙鍵含量為0.llOmol/lOOg封端聚氨酯預聚體。(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
稱取100份聚氨酯封端預聚體、45份苯乙烯和0.27份光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照3.5h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例5
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N220加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C時加入18.5.0份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5 h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為4.0%時，向反應器中滴加15.40份甲基丙烯酸羥乙酯和0.47份二月桂酸二丁基錫混合物，于80°C下保溫反應2.5h。然后保持真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到雙鍵含量為0.09mol/100g封端聚氨酯預聚體。(2)聚氨酯/苯乙烯復合材料制備
稱取100份聚氨酯封端預聚體、40份苯乙烯單體和0.35份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。
實施例6
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C時加入41.9份MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為4.0%時，向反應器中滴加18.45份甲基丙烯酸羥乙酯和0.56份二月桂酸二丁基錫混合物，75°C保溫反應3h。然后保持真空度0.8 0.9MPa時脫泡0.5h，得到雙鍵含量為0.089mol/100g封端聚氨酯預聚體。(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備
稱取100份封端聚氨酯預聚體、35份苯乙烯單體和0.21份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照4.5h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例7
((I))封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。然后降溫至50°C時加入34.1份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5 h?？刂朴坞x-NC0%質(zhì)量含量為6.0%時，向反應器中滴加22.22份丙烯酸羥乙酯和0.55份二月桂酸二丁基錫混合物，于80°C下保溫反應3.5 h。然后保持真空度0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.123mol/100g。(2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料`制備
稱取100份封端聚氨酯預聚體、60份苯乙烯和0.36份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照5h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例8
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08、.09 MPa時脫水2 h。降溫至50°C時加入44.3份MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5 h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為4.5%時，向反應器中滴加18.80份丙烯酸羥乙酯和
0.57份二月桂酸二丁基錫的混合物，75°C保溫反應3 h。然后真空度脫泡0.5 h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.99mol/100g。稱取100份封端聚氨酯預聚體、35份苯乙烯和0.21份2_羥基_2_甲基_1_苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照3h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例9
(I)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08、.09 MPa時脫水2 h。降溫至50°C時加入52.0份MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5 h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為6.0%時，向反應器中滴加25.22份丙烯酸羥乙酯和0.62份二月桂酸二丁基錫的混合物，80°C保溫反應3.5 h。然后真空度脫泡0.5 h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.123mol/100g。稱取100份封端聚氨酯預聚體、55份苯乙烯和0.33份2_羥基_2_甲基_1_苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照3h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例10
(1)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C下，真空度0.08、.09 MPa時脫水2 h。降溫至50°C時加入52.0份MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯，于80°C保溫反應
2.5 h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為6.0%時，向反應器中滴加28.20份甲基丙烯酸羥乙酯和0.63份二月桂酸二丁基錫的混合物，80°C保溫反應3.5 h。然后真空度脫泡0.5 h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.119mol/100g。稱取100份封端聚氨酯預聚體、60份苯乙烯和0.36份2_輕基_2_甲基_1_苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。實施例11
(1)封端聚氨酯預聚體的合成
按質(zhì)量將50份聚醚多元醇N210和50份聚醚多元醇N220加入反應器中，在120°C下，真空度0.08 0.09 MPa時脫水2 h。降溫至50°C時加入37.1份MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯，于80°C保溫反應2.5 h?？刂朴坞x_NC0%質(zhì)量含量為5.0%時，向反應器中滴加22.30份甲基丙烯酸羥乙酯和0.56份二月桂酸二丁基錫的混合物，80°C保溫反應3.5 h。然后真空度脫泡0.5 h，得到封端聚氨酯預聚體，雙鍵含量為0.llOmol/lOOg。稱取100份封端聚氨酯預聚體、60份苯乙烯和0.36份2_輕基_2_甲基_1_苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管、5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。通過上述具體實施例所制得的聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料，對其性能進行測試。測試試樣制備及測定參照以下標準進行:
GB/T6031《硫化橡膠或熱塑性橡膠硬度測定》GB/T528《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度測定》、GB/T5723《硫化橡膠或熱塑性橡膠試驗用試樣和制品尺寸測定》、GB/T 2568《樹脂澆注體拉伸性能實驗方法》。以實施例2所制試樣進行測試得硬度(邵氏A)由未添加苯乙烯的84提高到添加后的92，抗拉強度由14MPa提高到28MPa，撕裂強度由35KN.m—1提高到104 KN.πΓ1，伸長率由205%提高到234%。以實施例7所制試樣進行測試得硬度(邵氏Α)由未添加苯乙烯的84提高到添加后的98，抗拉強度由14MPa提高到31MPa，撕裂強度由35KN.m—1提高到112 KN.πΓ1，伸長率由205%提高到262%。
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，其所述制備方法是按質(zhì)量份數(shù)計，投料量及步驟如下: (1)封端聚氨酯預聚體合成 按質(zhì)量份將100份聚醚多元醇加入反應器中，在120°c下，保持真空度0.08 0.09 MPa時脫水2.5 h ;然后降溫至50°C，加入18.5 52.0份二異氰酸酯，再升溫至80°C保溫反應.2.5 h ;控制游離_NC0%質(zhì)量含量為4.0% 6.0%時，向反應器中滴加15.40 28.20份烯類封端劑和0.50 0.63份催化劑混合物，再于70 80°C下保溫反應2.5 3.5 h ;然后在0.8 0.9 MPa真空度下脫泡0.5 h，得到含烯類雙鍵的封端聚氨酯預聚體； (2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備 取100份含雙鍵的封端聚氨酯預聚體、30 60份苯乙烯單體和0.18 0.36份光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈5 15°C下，光照3 4h，進行自由基共聚合反應，得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其所述制備方法是按質(zhì)量份數(shù)計，投料量及步驟如下: (1)封端聚氨酯預聚體合成 按質(zhì)量將100份聚醚多元醇N210加入反應器中，在120°C，真空度為0.08 0.09 MPa時脫水2 h ;然后降溫至50°C時加入34.1份TD1-80型甲苯二異氰酸酯，再升溫至80°C保溫反應2.5h ;控制游離_NC0%質(zhì)量含量為6.0%，向反應器中滴加26.15份甲基丙烯酸羥乙酯和0.56份二月桂酸二丁基錫混合物，70°C下保溫反應3.5 h ;最后保持真空度為0.8 0.9 MPa時脫泡0.5h，得到烯類雙鍵含量為0.125mol /IOOg的封端聚氨酯預聚體； (2)聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料制備 取100份聚氨酯封端預聚體、60份苯乙烯和0.36份2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮光敏引發(fā)劑，攪拌均勻后倒入模具中，放置到功率為40 W，光照強度為0.45 W/cm2的紫外燈管5 15°C下，光照4h，進行自由基共聚合反應得到聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述聚醚多元醇為是N210或N220中的一種，或N210和N220兩種聚醚多元醇的混合物。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述二異氰酸酯是TD1-80型、TD1-100型甲苯二異氰酸酯和MD1-50型二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種。
5.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述烯類封端劑是甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸羥乙酯中的一種。
6.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述催化劑是二月桂酸二丁基錫。
7.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述光敏引發(fā)劑是2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
8.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其所述紫外燈為電壓220V，功率40W，波長365nm的冷光紫外燈管。
全文摘要
一種聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料的制備方法，其所述方法是先合成不同質(zhì)量含量的異氰酸酯基聚氨酯預聚體，并加入烯類封端劑合成出封端聚氨酯預聚體大單體；然后在紫外光照射和光敏引發(fā)劑作用下，聚氨酯預聚體大單體和苯乙烯單體在5~15℃下，進行自由基共聚合，制備出不同性能的聚氨酯/苯乙烯彈性體復合材料。本方法簡單易控，固化聚合溫度低，能耗少，制品強度和力學性能高，無溶劑消耗，生產(chǎn)成本低，可用于礦用篩板，密封圈，滑輪以及棒材和板材等。
文檔編號C08G18/76GK103172801SQ20131004229
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者李萬捷, 劉芝平, 劉成岑, 趙亞麗, 梁鎮(zhèn)海 申請人:太原理工大學