具有透明性和耐磨性的聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有透明性和耐磨性的聚氨酯彈性體，具體涉及將包含異氰酸 酯、聚醚或聚酯多元醇、脂肪族二元醇和聚二烯烴的聚氨酯組合物在1-5噸合模力下制備 的聚氨酯彈性體。本發(fā)明還涉及在1-5噸合模力下制備所述聚氨酯彈性體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和方便的加工工藝性能，是一種具有廣泛用途的 材料。例如，聚氨酯彈性體因其良好的拉伸強(qiáng)度，撕裂強(qiáng)度和耐撓曲性，常用做制鞋、膠輥、 汽車軟性部件等等。
[0003] 在制鞋工業(yè)中，為獲得美觀的效果，會(huì)要求一種高透明性的鞋底材料，同時(shí)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應(yīng)并脫模，脫模時(shí)間要求 不多于90秒，從而提高生產(chǎn)效率。
[0004] 目前，聚氨酯彈性體主要通過異氰酸酯化合物與含活潑氫化合物（例如聚酯多元 醇或聚醚多元醇）在催化劑的存在下反應(yīng)制得。傳統(tǒng)的提高聚氨酯彈性體耐磨的技術(shù)方法 是添加改善耐磨性的助劑，例如有機(jī)硅耐磨劑或蠟類耐磨劑。然而，所述兩大類耐磨劑對(duì)聚 氨酯彈性體的透明性有很大的影響，以致無法獲得同時(shí)具有耐磨性和透明性的聚氨酯彈性 體材料。
[0005] CN102190755A公開了一種在制備聚氨酯彈性體的過程中加入聚丁二烯以改善聚 氨酯彈性體的耐磨性能。CN102344541A披露了一種具有改進(jìn)耐磨性能的聚氨酯，其中聚氨 酯的反應(yīng)成分中包括一定用量的聚異戊二烯。
[0006] 制鞋工業(yè)最求很高的生產(chǎn)效率，因此要求聚氨酯彈性體體系具有很快的反應(yīng)性， 但是高反應(yīng)性導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不易排出，而包裹在聚氨酯彈性體中，從而影響透明性。
[0007] 合模力對(duì)聚氨酯彈性體的透明性也有很大的影響，高合模力有利于聚氨酯彈性體 的透明性，一般7噸以上的合模力才能取得理想的高反應(yīng)性的透明聚氨酯彈性體。目前制 鞋工業(yè)中的聚氨酯彈性體的生產(chǎn)設(shè)備的合模力大多在3-5噸左右，不利于制得高透明性的 聚氨酯彈性體。
[0008] 因此制鞋工業(yè)要求一種能通過1-5噸合模力設(shè)備制備、反應(yīng)性快、透明性高且耐 磨性能好的聚氨酯彈性體。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 本發(fā)明一方面提供了一種具有透明性和耐磨性的聚氨酯彈性體，所述聚氨酯彈性 體通過將聚氨酯組合物在1-5噸的合模力下合模制得，所述聚氨酯組合物包含：
[0011] a)異氰酸酯組分，所述異氰酸酯組分包含一種或多種有機(jī)多異氰酸酯；
[0012] b)異氰酸酯反應(yīng)性組分，所述異氰酸酯反應(yīng)性組分包含：
[0013] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其組合；
[0014] b2) -種或多種分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量為 0. 1-3. 5wt. %,基于所述異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量按IOOwt. %計(jì)；
[0015] c)聚二烯烴，所述聚二烯烴通過含有4-10個(gè)碳原子的脂肪族二烯烴的均聚或共 聚反應(yīng)制備。
[0016] 在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述bl)選自分子量為1000-3000、官能度為1.9-2. 1的 聚酯多元醇，優(yōu)選自分子量為1000-3000、官能度為1.9-2. 1的聚酯多元醇。
[0017] 在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，所述脂肪族二元醇選自：乙二醇、二甘醇、1，2-丙二 醇、1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇或其組合。
[0018] 在本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中，所述聚二烯烴選自聚丁二烯、聚異戊二烯或其組合。 優(yōu)選地，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總重量按 IOOwt. %計(jì)。
[0019] 在本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施例中，聚二烯烴的含量為0. 5-6. Owt. %，基于所述異氰酸酯 反應(yīng)性組分的總重量按IOOwt. %計(jì)。
[0020] 在本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施例中，所述聚氨酯組合物凝膠時(shí)間小于15秒。
[0021] 本發(fā)明另一方面提供了一種具有透明性和耐磨性的聚氨酯彈性體的制備方法，包 括將聚氨酯組合物在1-5噸的合模力，所述聚氨酯組合物包含：
[0022] a)異氰酸酯組分，所述異氰酸酯組分包含一種或多種有機(jī)多異氰酸酯；
[0023] b)異氰酸酯反應(yīng)性組分，所述異氰酸酯反應(yīng)性組分包含：
[0024] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其組合；
[0025] b2) -種或多種分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量為 0. 1-3. 5wt. %,基于所述異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量按IOOwt. %計(jì)；
[0026] c)聚二烯烴，所述聚二烯烴通過含有4-10個(gè)碳原子的脂肪族二烯烴均聚或共聚 反應(yīng)制備。
[0027] 在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述bl)選自分子量為1000-3000、官能度為1. 9-2. 1的 聚酯多元醇，優(yōu)選自分子量為1000-3000、官能度為1.9-2. 1的聚酯多元醇。
[0028] 在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，所述脂肪族二元醇選自：乙二醇、二甘醇、1，2-丙二 醇、1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4- 丁二醇或其組合。
[0029] 在本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中，所述聚二烯烴選自聚丁二烯、聚異戊二烯或其組合。 優(yōu)選地，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總重量按 IOOwt. %計(jì)。
[0030] 在本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施例中，聚二烯烴的含量為0. 5-6. Owt. %，基于所述異氰酸酯 反應(yīng)性組分的總重量按IOOwt. %計(jì)。
[0031] 在本發(fā)明還一個(gè)實(shí)施例中，所述聚氨酯組合物凝膠時(shí)間小于15秒。
【具體實(shí)施方式】
[0032] I.聚氨酯彈件體
[0033] 本發(fā)明一方面提供了一種具有透明性和耐磨性的聚氨酯彈性體，本發(fā)明的提供的 聚氨酯彈性體能在1-5噸的合模力下制備，同時(shí)具有透明性和耐磨性，并且具有良好的物 理性能和機(jī)械性能，其中所述聚氨酯彈性體通過將聚氨酯組合物在1-5噸的合模力下合模 制得，所述聚氨酯組合物包含：
[0034] a)異氰酸酯組分，所述異氰酸酯組分包含一種或多種有機(jī)多異氰酸酯；
[0035] b)異氰酸酯反應(yīng)性組分，所述異氰酸酯反應(yīng)性組分包含：
[0036] bl)聚酯多元醇、聚醚多元醇或其組合；
[0037] b2) -種或多種分子量小于200的脂肪族二元醇，所述脂肪族二元醇的含量為 0. 1-3. 5wt. %,基于所述異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量按IOOwt. %計(jì)；
[0038] c)聚二烯烴，所述聚二烯烴通過含有4-10個(gè)碳原子的脂肪族二烯烴的均聚或共 聚反應(yīng)制備。
[0039] 所述組分a)中的有機(jī)多異氰酸酯由以下通式表示：
[0040] R (NCO) n
[0041] 在上述通式中，η為2-4,優(yōu)選2 ;R表示含有2-18個(gè)碳原子的脂族烴基，含有3-18 個(gè)碳原子的脂環(huán)族烴基烴基，含有6-15個(gè)碳原子的芳族烴基，或者含有8-15個(gè)碳原子的芳 脂族烴基。
[0042] 其具體的實(shí)例包括，但不限于：亞乙基二異氰酸酯，1，4_四亞甲基二異氰酸酯，1， 6-六亞甲基二異氰酸酯（HDI)，1，12-十二烷基二異氰酸酯，環(huán)丁烷-1，3-二異氰酸酯，環(huán) 己烷-1，3-二異氰酸酯，環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯，環(huán)己烷-1，3-二異氰酸酯和環(huán)己烷-1， 4_二異氰酸酯的混合物，1-異氰酸根合_3, 3,5-三甲基-5-異氰酸根合甲基-環(huán)己烷， 2, 4-六氫甲苯二異氰酸酯，2, 6-六氫甲苯二異氰酸酯，2, 4-六氫甲苯二異氰酸酯和2, 6-六 氫甲苯二異氰酸酯的混合物，六氫-1,3-亞苯基二異氰酸酯，六氫-1,4-亞苯基二異氰酸 酯，全氫-2, 4-二苯基甲烷二異氰酸酯，全氫-4, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯，1，3-亞苯基 二異氰酸酯，1，4_亞苯基二異氰酸酯，1，4_杜烯二異氰酸酯，4,4'_均二苯代乙烯二異氰酸 酯，3, 3'-二甲基-4, 4' -二亞苯基二異氰酸酯，甲苯2, 4-二異氰酸酯，甲苯2,6-二異氰酸 酯（TDI)，甲苯2,4-二異氰酸酯和甲苯2,6-二異氰酸酯的混合物，二苯基甲烷-2, 4' -二異 氰酸酯，二苯基甲烷-2, 2' -二異氰酸酯，二苯基甲烷-4, 4' -二異氰酸酯（MDI)，以及亞萘 基-1，5-二異氰酸酯（NDI)。
[0043] 所述有機(jī)異氰酸酯還可以是改性的有機(jī)多異氰酸酯，改性的有機(jī)多異氰酸酯包括 含有碳化二亞胺、脲酮亞胺（uretoneimine)、脲基甲酸酯或異氰脲酸酯結(jié)構(gòu)的上述異氰酸 酯。
[0044] 所述有機(jī)多異氰酸酯，還可以是多異氰酸酯預(yù)聚體。所述異氰酸酯預(yù)聚體的NCO 含量，優(yōu)選但不限于5-30wt. %，特別優(yōu)選10-25wt. %，以所述有機(jī)多異氰酸酯預(yù)聚體的重 量按IOOwt. %計(jì)。