[发明专利]层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法，具体涉及一种层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体及制备方法与应用。

背景技术

聚氨酯弹性体主链上含有重复的氨基甲酸酯基(-NHCOO-)，具有良好的耐磨性、高强度、富有弹性、耐油性、耐溶剂性、耐辐射性、电绝缘性，广泛的应用于矿山、冶金、交通运输业、模具衬里、机械配件等。但是因为该材料不耐高温、内生热大、易燃、防水性差和介电性能差，故使其应用受到很大的限制。

有机硅结构中含有Si-O键，其键能高达422.2kJ/mol，硅氧烷的分子体积大,内聚能密度低,有良好的疏水、耐磨、耐高低温等性能。将有机硅引人聚氨酯材料中能提高材料的疏水、耐热、耐寒、耐磨等性能，使聚氨酯材料的使用范围大大提高。目前，对于有机硅改性聚氨酯的研究，重在化学改性，改性方法包括：接枝共聚改性法、嵌段共聚改性法、互穿网络聚合改性法等，其中接枝改性可实现添加少量有机硅而改善聚氨酯的部分性能。然而，与纯聚氨酯材料相比，有机硅改性聚氨酯的拉伸强度、韧性有所降低。

聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料是一类新型的纳米复合材料，它是通过将聚合物分子链插入到层状硅酸盐片层间，使层状硅酸盐以纳米尺寸的片层形式分散在聚合物中，在聚合物基体中起到物理交联点的作用，且片层具有高形状系数比，从而使材料表现出优异的力学性能、热力学性能等。

因此，可采用层状硅酸盐对有机硅接枝改性聚氨酯弹性体作进一步改性，以期在保持有机硅接枝改性聚氨酯弹性体的优异性能的基础上，增强弹性体的力学性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体。

本发明的另一目的在于提供上述层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种层状硅酸盐改性有机硅接枝聚醚型聚氨酯弹性体，包含以下组分：100质量份聚醚型聚氨酯预聚体、5～100质量份有机硅接枝聚醚型聚氨酯预聚体、1～40质量份聚醚多元醇、0.5～15质量份有机改性的层状硅酸盐、0～5质量份扩链剂、0.1～2质量份消泡剂、2～15质量份固化剂。

所述的聚醚多元醇优选为平均官能度等于或大于3，且平均分子量为300～6000的聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)、聚四氢呋喃醚多元醇(PTMEG)和四氢呋喃-氧化丙烯共聚多元醇中的至少一种；更优选为聚氧化丙烯醚三元醇；

所述的扩链剂优选为1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇、环己二醇、对苯二甲酸二羟乙酯和三羟甲基丙烷单烯丙基醚中的至少一种；更优选为1,4-丁二醇；

所述的消泡剂优选为有机硅消泡剂和矿物油类消泡剂中的一种；更优选为有机硅消泡剂；

所述的固化剂优选为二甲硫基甲苯二胺(DMTDA，Ethacure300)、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA，Ethacure100)、3,5-二氨基-4-氯苯乙酸异丙酯(CuA-60)和4,4′-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)中的一种；更优选为二甲硫基甲苯二胺(DMTDA，Ethacure300)；

所述的聚醚型聚氨酯预聚体，其制备方法为：将6～150质量份多异氰酸酯和100质量份聚醚多元醇，在75℃～90℃，氮气保护下搅拌反应3～10小时；

所述的多异氰酸酯优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)中的一种；更优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种；

所述的聚醚多元醇优选为平均官能度等于或大于2，且平均分子量为300～6000的聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)、聚四氢呋喃醚多元醇(PTMEG)和四氢呋喃-氧化丙烯共聚多元醇中的至少一种；更优选为聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)；

所述的有机硅接枝聚醚型聚氨酯预聚体，其结构式为：

和中的一种；

其中，R₁为和中的一种；