[发明专利]一种纤维素基聚氨酯预聚体及使用其的密封材料、制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯密封材料和制备方法，具体地说涉及一种纤维素基聚氨酯预聚体及使用其的密封材料和制备方法。

背景技术

密封材料是指能承受接缝位移以达到气密、水密目的而嵌入物体接缝中的材料，通常兼备粘接和密封两大功能，应具有良好的物理和机械性能、回弹性高、压缩永久变形小、密封可靠、加工方便和使用寿命长等优点。

根据不同的应用条件，密封材料主要包括硅酮类、聚硫类和聚氨酯类密封材料三种，其中硅酮类密封材料能耐高温和低温、耐辐射、耐真空、无污染、无毒，但粘结性相对较差；聚硫类密封材料对金属及混凝土等材料具有良好的粘接性，可在连续伸缩、振动及温度变化下保持良好的气密性和防水性，且耐油、耐溶剂、耐久性较佳，但其耐紫外老化性能差；聚氨酯类密封材料是一种新兴的有机高分子材料，具有良好的耐老化性、耐高低温性能和耐疲劳性能，还具有优良的耐磨性、粘结性、耐油性和耐生物老化性能，并且性能可调范围宽、适应性强，弹性好，具有优良的复原性，可用于动态接缝，聚氨酯类密封材料因其上述卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。

纤维素是一种天然高分子材料，为进一步提升聚氨酯材料的性能，向传统聚氨酯材料中加入纤维素的研究引起了广泛的关注，例如《咪唑基离子液体中纤维素基聚氨酯材料的制备》(广东化工，2010,5(37)，52.)中公开了一种纤维素基聚氨酯材料的制备方法，该方法首先将异氰酸酯与聚醚多元醇反应生成聚氨酯预聚体，然后再将聚氨酯预聚体加入到溶解纤维素的离子液体中，反应后将离子液体用溶剂去除，得到纤维素基聚氨酯材料，经研究发现，该方法得到的纤维素基聚氨酯材料具有较好的热稳定性，但由于纤维素在离子液体中容易出现聚集现象，使其很难充分溶解在离子液体中，团聚的纤维素大分子使聚氨酯分子内应力增加，从而使生成的聚氨酯材料硬度高、弹性差、易开裂。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中纤维素基聚氨酯材料硬度高、弹性差、易开裂的问题，进而提出一种低硬度、高弹性的密封材料。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种纤维素基聚氨酯预聚体，包括组分A、60-80重量份聚醚多元醇、10-25重量份异氰酸酯，所述组分A包括5-12重量份离子液体、1-5重量份纤维素和20-40重量份聚醚多元醇。

所述聚醚多元醇为质量比2：1-4.5：1的三元醇和二元醇形成的混合物。

所述三元醇的相对分子量为4000-6000，所述二元醇的相对分子量为2000-4000。

所述二元醇为聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或几种，所述三元醇为聚氧化丙烯三醇、氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚三醇、蓖麻油中的一种或几种。

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐。

所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。

进一步地，所述的纤维素基聚氨酯预聚体还包括0.05-0.5重量份的促进剂，所述促进剂为二月桂酸二丁基锡或三乙胺。

一种包括所述纤维素基聚氨酯预聚体的密封材料，还包括组分B，所述组分B包括20-40重量份所述聚醚多元醇、15-50重量份填料、0.2-1.5重量份偶联剂、0.1-0.5重量份催化剂、0.2-1.5重量份抗氧剂和0.1-1重量份紫外吸收剂。

所述填料为二氧化硅、碳酸钙、氧化钙、粉煤灰、滑石粉、高岭土、炭黑和钛白粉中的一种或几种。

所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

所述催化剂为辛酸铅、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、N-乙基吗啉或N,N-二甲基环己胺；

所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

所述紫外吸收剂为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-十二烷基-5-甲基)苯并三唑、2-(3’，5’-二叔丁基-2’-羟基苯基)-5-氯苯并三唑或2-(3’，5’-二叔戊基-2’-羟基苯基)-5-氯苯并三唑。

所述纤维素基聚氨酯预聚体与所述组分B的质量比为3：1。

一种制备所述密封材料的方法，包括如下步骤：

(1)纤维素基聚氨酯预聚体的制备