[发明专利]辐射交联改性聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于特种化工材料技术领域，具体涉及一种辐射交联改性聚氨酯弹性体的制备方法。

背景技术

在聚氨酯弹性体的硬段部分中，供氢基团(-NH-)和供电基团(＝O)之间形成氢键，这种由氢键而形成的物理交联作用可以促进硬链段的取向和有序排列。然而在受到较大的动态交变应力作用以及较高的温度作用时，这种氢键作用往往容易逐渐拆散，从而使硬段晶区产生滑移破坏，使得滞后效应严重，内生热变大。对硬段晶区进行化学改性，在硬段晶区内部引入化学交联结构，可以有效的降低大应变及高温度下硬段晶区的破坏，从而对动态性能提高有很大的帮助。

辐射加工在高分子材料的制备与改性工作中，主要用于辐照聚合、辐照接枝改性、辐照降解和辐照交联等领域。其中辐射交联可用于橡胶硫化，以及一些聚烯烃类材料的交联改性，都可以取得不错的效果。辐射交联的加工方法对条件要求不高，工业化生产方便可行，处理过程快捷简单，处理效果好，可以使材料在无添加剂杂质，无物理变化的条件下进行反应得到所需产品，因此在材料改性研究中得到了广泛的应用。有报道通过辐照交联的手段对热塑性聚氨酯弹性体(TPU)进行改性，研究发现辐照改性后的样品热稳定性，机械强度和拉伸恢复力都有所提高。而在浇注型聚氨酯弹性体(CPU)方面，很少有通过辐射加工对其进行后处理的研究。

1,4-丁炔二醇是一种化工中间体，主要用于生产丁二醇及其下游产品，也在电镀工业中用作光亮剂，由于丁炔二醇很少有人将其用于聚氨酯弹性体的扩链剂。使用1,4-丁炔二醇作为聚氨酯弹性体扩链剂，从而在硬段分子结构中引入碳碳三键，通过高能电子束辐照的方法使三键在弹性体内部发生交联反应，形成三维网络结构，即可得到辐射交联改性的硬段“锚固”型聚氨酯弹性体，此类产品在动态性能及力学强度方面均优于普通聚氨酯弹性体。

发明内容

本发明的目的是提供一种辐射交联改性聚氨酯弹性体的制备方法，聚氨酯弹性体具有良好的动态性能及力学强度，具有低的动态内生热和更高的力学强度。工业化生产方便可行，辐照处理过程快捷简单，处理效果好，使材料在无添加剂杂质，无物理变化的条件下进行反应得到所需产品。

本发明所述的辐射交联改性聚氨酯弹性体的制备方法，其步骤为：

1)将混合大分子聚醚多元醇加入1000ml三口烧瓶中,在105-110℃下真空脱水2-2.5h后，降温至55-65℃加入4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，再缓慢升温至80±2℃，在氮气保护下反应2.5-3h，降至室温后得聚氨酯到预聚体；

2)将上述聚氨酯预聚体加热至80±2℃，真空脱气1-2h，加入预热至80℃的扩链剂，高速搅拌混合2-3min后浇入预热的聚四氟乙烯模具中，在105-115℃下固化24-48h后，在室温下后熟化7天以上，得到所需弹性体样品；

3)将弹性体样品在室温下用高能电子束辐照处理，最终得到辐射交联改性聚氨酯弹性体。

所述混合大分子聚醚多元醇为官能度2-3，数均分子量1000-6000的一种或多种低不饱和度聚醚多元醇。优选DL3000D、DL4000D、DL1000D或MN3050D中的一种或多种,生产厂家均为山东蓝星东大化工有限责任公司。

所述混合大分子聚醚多元醇平均官能度为2-3，平均数均分子量为2000-5000的一种或多种低不饱和度聚醚多元醇。

所述扩链剂为1，4-丁炔二醇。

步骤(1)所述的聚氨酯预聚体的NCO含量为5％-8％。

扩链剂在加入反应体系之前预先在100-110℃下真空脱水90min以上。

所述高能电子束辐照束流强度为5-20mA。

所述高能电子束辐照剂量为100-300kGy。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明工业化生产方便可行，辐照处理过程快捷简单，处理效果好，使材料在无添加剂杂质，无物理变化的条件下进行反应得到所需产品；

2、本发明通过选用扩链剂1,4-丁炔二醇在预聚体硬段内引入碳碳三键，通过高能电子束辐照的方法使三键在弹性体内部发生交联反应，形成三维网络结构，从而使得到的聚氨酯弹性体拥有低的动态内生热和更高的力学强度。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明。

实施例1