[发明专利]一种有机硅改性聚氨酯弹性体的制备及其应用

说明书

发明领域

本发明涉及一种有机硅改性聚氨酯弹性体，更具体地说，涉及一种耐老化、耐磨性改良了的有机硅改性聚氨酯弹性体，它的制备方法，及其在作为风力发电机叶片耐磨蚀防护材料方面的应用。

发明背景

聚氨酯弹性体是聚合物主链上含有氨基甲酸酯基团和/或异氰酸酯的系列弹性体材料。聚合物链除了含有上述基团之外，还含有(羧酸)酯基、醚键、脲基、芳基和脂肪链等，通常由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂反应而成。聚氨酯弹性体的弹性模量介于橡胶与塑料之间，它最大的优点在于，既有高硬度，又有高弹性。聚氨酯弹性体具有良好的强度、硬度、耐溶剂、耐磨耗和抗曲挠性。聚氨酯弹性体大致分为聚酯型和聚醚型两类，其中，聚酯型较硬，一般只能耐-40℃的以上的低温；聚醚型较软，能够耐-80℃～-70℃的低温。但是两种聚氨酯弹性体耐老化、耐水解稳定性都较差。

有机硅聚合物耐高低温(-60～300℃)性能优异，耐紫外线、耐氧化降解，具有低表面能和很好的疏水性，但是耐磨性和耐化学介质性能较差。有机硅改性聚氨酯弹性体有望获得一些特殊的性能，例如良好的低温柔性、热稳定性、疏水性、耐老化和抗氧化稳定性等。

一些专利报道了关于聚氨酯弹性体的制备，例如欧洲专利EUP175733和235888；美国专利3591532、3901959、464759和4757095；中国专利CN 101134843公开了一种高弹性聚氨酯弹性体组合物，生产的聚氨酯弹性体主要用于高弹溜冰鞋轮或滑板轮的制作；CN 101333280公开了一种碳纳米管改性聚氨酯弹性体的制备方法，旨在提高聚氨酯弹性体的各项力学性能；USP(美国专利)4242468公开了以单羟基化的聚丁二烯作为聚氨酯的非迁移性增塑剂，合成的聚氨酯耐磨性较差；USP 5079270公开了分子量为1500～6000的液态聚丁二烯存在下制备聚氨酯弹性体的方法，该专利也没有涉及耐磨性；CN 1192757(原WO97/10590)公开了应用液态聚丁二烯改性聚氨酯弹性体，获得高耐磨的聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫；CN 101486788公开了一种低密度、高硬度聚氨酯微孔弹性体，用于制作鞋底；CN 101039976公开了一种高透明性聚氨酯弹性体，主要用于体育用品的制造。其它的聚氨酯弹性体报道主要用于生产涂料。

关于有机硅改性聚氨酯的专利报道较少，例如，CN 1470544公开了一种氨基硅油改性聚氨酯的制备方法，制备的聚氨酯虽然具有良好的耐热性和表面性能，但是它的拉伸强度较低，只有2.2～4.2MPa，不适合本发明的应用领域；CN 101516949(原US 2007/020390和WO2008/036365)公开了具有有机硅表面活性剂的聚氨酯泡沫材料组合物，它具有延迟的改善泡沫材料硬度的催化作用和改善的泡沫材料开孔性，也不适合本发明的应用领域；CN 101348554公开了一种有机硅改性水性聚氨酯的制备，主要用于表面涂层；CN 1854165公开了一种有机硅改性水性聚氨酯，主要用于涂料、涂饰剂和胶粘剂。一些论文报道了有机硅改性聚氨酯，一般应用硅醇(Eur.Polym.J.1999，35(11)：1959；聚氨酯工业，2000，15(4)：18)或氨基硅油(南京大学学报(自然科学版)，2002，38(2)：205)；还有报道应用KH-560(γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)改性聚氨酯，合成了一种改性聚氨酯弹性体(合成橡胶工业，2005，28(1)：26)，但是，该弹性体力学性能较差，定伸应力低于5.5MPa。

总之，前述专利或论文报道的(未改性)聚氨酯弹性体耐磨性虽然提高了，但是没有涉及耐老化性能(基于分子结构分析，它们的耐老化性能较差)，耐湿热水解稳定性也较低；而利用有机硅改性的聚氨酯弹性体虽然耐老化性能有所提高，但力学性能较差。

发明内容

本发明涉及一种耐老化、耐磨性提高了，而且耐蚀性良好的有机硅改性聚氨酯弹性体及其制备方法，还涉及该弹性体在作为风力发电机叶片耐磨蚀防护材料方面的应用。