一種阻燃耐水聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯彈性體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃耐水聚氨酯彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯彈性體是指聚氨酯分子鏈上含有較多氨基甲酸酯基團(tuán)的一類彈性體高分子聚合物材料，它具有許多優(yōu)良特性，如高彈性、耐磨性、耐低溫性、耐溶劑性以及良好的電絕緣性等，因而被廣泛用于各個行業(yè)。雖然聚氨酯具有優(yōu)異的性能，但是其也存在某些局限，例如，其分子鏈上的親水性一CH2OH基團(tuán)易吸水，導(dǎo)致聚氨酯耐水性能下降，縮短了其在水環(huán)境下的使用范圍，再加上其作為有機(jī)高分子材料存在易燃燒的缺陷，造成阻燃性欠佳的缺陷，因此改善聚氨酯的耐水性和阻燃性一直是聚氨酯領(lǐng)域十分活躍的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種阻燃耐水聚氨酯彈性體及其制備方法，所述制備方法過程簡單，易于操作，得到的彈性體具有優(yōu)異的耐水性和阻燃性，且強(qiáng)度高，使用壽命長。
[0004]本發(fā)明提出的一種阻燃耐水聚氨酯彈性體，其原料按重量份包括以下組分:改性多元醇20-50份、端羥基聚丁二烯5-15份、對苯二異氰酸酯50-85份、催化劑0.1-0.5份、丁酮30-50份、I，2_二(4。羥基苯基)鄰碳癸硼烷3-15份、環(huán)氧樹脂5-15份、甲基丙烯酸十二氟庚酯3-15份、氧化石墨稀2-10份；
[0005]其中，所述改性多元醇按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將100-120份二溴丁烯二醇加入150-200份四氫呋喃中，通入氬氣后加入35-45份三乙胺，升溫至62-75°C后加入150-200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-55 %的乙基磷酰二氯四氫呋喃溶液，然后攪拌反應(yīng)3-5h，反應(yīng)結(jié)束后過濾、減壓蒸餾得到改性多元醇。
[0006]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:改性多元醇30-38份、端羥基聚丁二烯8-11份、對苯二異氰酸酯65-72份、催化劑0.32-0.4份、丁酮38-45份、I，2-二 (47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷8-11份、環(huán)氧樹脂7-12份、甲基丙烯酸十二氟庚酯5-7份、氧化石墨烯8.5-9份。
[0007]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:改性多元醇32份、端羥基聚丁二烯10份、對苯二異氰酸酯70份、催化劑0.35份、丁酮42份、I，2_二(4。羥基苯基)鄰碳癸硼烷10份、環(huán)氧樹脂8份、甲基丙烯酸十二氟庚酯6.3份、氧化石墨烯8.8份。
[0008]優(yōu)選地，所述改性多元醇按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將105-115份二溴丁烯二醇加入170-185份四氫呋喃中，通入氬氣后加入38-42份三乙胺，升溫至62-66°C后加入175-182份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-46 %的乙基磷酰二氯四氫呋喃溶液，然后攪拌反應(yīng)3.8_4.3h，反應(yīng)結(jié)束后過濾、減壓蒸餾得到改性多元醇。
[0009 ]優(yōu)選地，所述改性多元醇按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將110份二溴丁烯二醇加入180份四氫呋喃中，通入氬氣后加入40份三乙胺，升溫至65°C后加入180份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的乙基磷酰二氯四氫呋喃溶液，然后攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后過濾、減壓蒸餾得到改性多元醇。
[0010]優(yōu)選地，所述催化劑為二辛酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、N-乙基嗎啡啉、二乙烯三胺、甲基乙醇胺中的一種或者多種的混合物。
[0011]本發(fā)明還提出的一種所述阻燃耐水聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟:
[0012]S1、在氬氣的保護(hù)下，將對苯二異氰酸酯和催化劑加入丁酮中，然后加入I，2_二(4。羥基苯基)鄰碳癸硼烷和改性多元醇，升溫至65-75°C后反應(yīng)1-2.5h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫得到聚氨酯預(yù)聚物；
[0013]S2、將聚氨酯預(yù)聚物、端羥基聚丁二烯、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸十二氟庚酯和氧化石墨烯攪拌均勻后倒入模具中，在真空干燥箱中抽干溶劑，在65-75°C固化3-6h得到所述阻燃耐水聚氨酯彈性體。
[0014]優(yōu)選地，阻燃耐水聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟:
[0015]S1、在氬氣的保護(hù)下，將對苯二異氰酸酯和催化劑加入丁酮中，然后加入I，2_二(47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷和改性多元醇，升溫至70°C后反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫得到聚氨酯預(yù)聚物；
[0016]S2、將聚氨酯預(yù)聚物、端羥基聚丁二烯、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸十二氟庚酯和氧化石墨烯攪拌均勻后倒入模具中，在真空干燥箱中抽干溶劑，在72°C固化5h得到所述阻燃耐水聚氨酯彈性體。
[0017]鄰位碳癸硼烷是正二十面體籠狀結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)吸電子性，相鄰鍵的離子化程度很高，鏈間的相互作用力強(qiáng)，而且碳硼烷體積龐大，對相鄰基團(tuán)能起到屏蔽作用，本發(fā)明聚氨酯彈性體，選擇了I，2_二(4。羥基苯基)鄰碳癸硼烷為原料，將鄰位碳癸硼烷結(jié)構(gòu)引入到了聚氨酯鏈中，一方面，由于二十面體籠狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)聚能較大，具有強(qiáng)吸電子性，能終止熱分解產(chǎn)生的自由基，減緩熱分解，同時在聚氨酯分解的過程中，存在有機(jī)硼化物到無機(jī)硼化物的轉(zhuǎn)變，能吸收較大的能量，增強(qiáng)了所得聚氨酯彈性體的穩(wěn)定性，同時使其具有優(yōu)異的耐水解、耐氧化和耐高溫性能，另一方面，改善了聚氨酯彈性體的加工性能、拉伸強(qiáng)度和斷裂性能；甲基丙烯酸十二氟庚酯加入體系中，能與體系中的端羥基聚丁二烯發(fā)生反應(yīng)，從而將甲基丙烯酸十二氟庚酯引入到了體系中，改善了聚氨酯彈性體的耐水性，與體系中的環(huán)氧樹脂配合后改善了彈性體的耐腐蝕性;在改性多元醇的制備過程中，選擇了二溴丁烯二醇和乙基磷酰二氯為原料，通過控制反應(yīng)的條件，使乙基磷酰二氯中的氯與二溴丁烯二醇發(fā)生了反應(yīng)，生成了同時含有磷和溴的二元醇，將其用作聚氨酯的原料后，將磷和溴引入到了聚氨酯彈性體分子鏈中，一方面，在聚氨酯分解的過程中能產(chǎn)生焦磷酸、聚磷酸等物質(zhì)，覆蓋在聚氨酯的表面，起到隔熱和隔絕空氣的作用，起到了優(yōu)異的阻燃效果，另一方面，在聚氨酯受熱的過程中，能產(chǎn)生溴化氫氣體，起到帶走熱量和稀釋可燃性氣體的作用，與其中的I，2-二 (4。羥基苯基)鄰碳癸硼烷和氧化石墨烯配合，進(jìn)一步提高了聚氨酯彈性體的阻燃性。
【具體實施方式】
[0018]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]實施例1
[0020]本發(fā)明提出的一種阻燃耐水聚氨酯彈性體，其原料按重量份包括以下組分:改性多元醇20份、端羥基聚丁二烯15份、對苯二異氰酸酯50份、催化劑0.5份、丁酮30份、I，2-二(47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷15份、環(huán)氧樹脂5份、甲基丙烯酸十二氟庚酯15份、氧化石墨烯2份；
[0021]其中，所述改性多元醇按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將100份二溴丁烯二醇加入200份四氫呋喃中，通入氬氣后加入35份三乙胺，升溫至75°C后加入150份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的乙基磷酰二氯四氫呋喃溶液，然后攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后過濾、減壓蒸餾得到改性多元醇。
[0022]本發(fā)明還提出的一種所述阻燃耐水聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟:
[0023]S1、在氬氣的保護(hù)下，將對苯二異氰酸酯和催化劑加入丁酮中，然后加入I，2_二(47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷和改性多元醇，升溫至73°C后反應(yīng)1.2h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫得到聚氨酯預(yù)聚物；
[0024]S2、將聚氨酯預(yù)聚物、端羥基聚丁二烯、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸十二氟庚酯和氧化石墨烯攪拌均勻后倒入模具中，在真空干燥箱中抽干溶劑，在68°C固化5.3h得到所述阻燃耐水聚氨酯彈性體。
[0025]實施例2
[0026]本發(fā)明提出的一種阻燃耐水聚氨酯彈性體，其原料按重量份包括以下組分:改性多元醇50份、端羥基聚丁二烯5份、對苯二異氰酸酯85份、催化劑0.1份、丁酮50份、I，2-二(47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷3份、環(huán)氧樹脂15份、甲基丙烯酸十二氟庚酯3份、氧化石墨烯10份；
[0027]其中，所述改性多元醇按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將120份二溴丁烯二醇加入150份四氫呋喃中，通入氬氣后加入45份三乙胺，升溫至62°C后加入200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的乙基磷酰二氯四氫呋喃溶液，然后攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后過濾、減壓蒸餾得到改性多元醇。
[0028]本發(fā)明還提出的一種所述阻燃耐水聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟:
[0029]S1、在氬氣的保護(hù)下，將對苯二異氰酸酯和催化劑加入丁酮中，然后加入I，2_二(47 -羥基苯基)鄰碳癸硼烷和改性多元醇，升溫至72°C后反應(yīng)2.lh，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫得到聚氨酯預(yù)聚物；
[0030]S2、將聚氨酯預(yù)聚物、端羥基聚丁二烯、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸十二氟庚酯和氧化石墨烯攪拌均勻后倒入模具中，在真空干燥箱中抽干溶劑，在72°C固化5h得到所述阻燃耐水聚氨酯彈性體。
[0031]實施例3
[0032]本發(fā)明提出的一種阻燃耐水聚氨酯彈性體，其原料按