[发明专利]基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体及其制备方法。该聚氨酯弹性体是以高顺式端羟基聚丁二烯为软段，以二异氰酸酯和二元醇为硬段嵌段而成；其制备方法是利用高顺式端羟基聚丁二烯和二异氰酸酯为原料，先制备预聚体，再将预聚体与二元醇反应，最后脱去四氢呋喃固化，获得新型浇注型聚氨酯弹性体。本发明制备的基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体具有良好的低温性能和弹性，其玻璃化转变温度可达到‑104℃，断裂伸长率500～700％之间。本发明拓宽了聚丁二烯型聚氨酯弹性体的应用范围，扩展聚氨酯弹性体的市场。

技术领域

本发明属于浇注型聚氨酯弹性体的技术领域，涉及一种基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体是指玻璃化转变温度低于室温，并且断裂伸长率大于50％、外力撤除后复原性较好，同时主链中含有可重复的氨基甲酸酯链段的高分子材料。其分子主链是由玻璃化转变温度低于室温的软段和玻璃化转变温度高于室温的硬段嵌段而成。在聚氨酯分子中软段占有较大比例。根据软段的不同，聚氨酯弹性体可以分为聚酯型、聚醚型和聚烯烃型。聚烯烃型聚氨酯中以端羟基聚丁二烯为软段合成的聚氨酯弹性体占绝大部分。与聚酯型、聚醚型聚氨酯弹性体相比，聚丁二烯型聚氨酯弹性体因其优异的疏水性、耐水解性、电绝缘性和低温弹性而被广泛应用，可用于密封剂、胶黏剂、涂料、轮胎和复合推进剂粘结剂等领域。

端羟基聚丁二烯的宏观性能受分子链微观结构的影响显著，例如，随着1,4-结构含量的增高，端羟基聚丁二烯的玻璃化转变温度降低。目前市场上由自由基聚合方法合成的端羟基聚丁二烯，其1,4-含量约为77％，玻璃化转变温度在-78℃左右，并且分子量分布宽度，羟基分布不精确。由自由基聚合方法得到的端羟基聚丁二烯作为合成聚氨酯弹性体的软段存在着交联网络不均匀，力学性能差等缺点，同时其玻璃化转变温度在-70℃左右，与聚醚型聚氨酯相比没有明显的优势。与自由基聚合型端羟基聚丁二烯相比，高顺式端羟基聚丁二烯(CN104211838A)由于其微观结构更规整，顺式1,4-含量可以达到95.0～99.0％，具有非常低的玻璃化转变温度(-100℃)，并且官能度在2.0左右。

发明内容

本发明针对目前以自由基聚合得到的端羟基聚丁二烯为软段制得的聚氨酯弹性体所存在的缺点，提供一种基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体及其制备方法，采用高顺式端羟基聚丁二烯作为软段合成聚氨酯弹性体，可进一步降低其玻璃化转变温度并且提高产品的机械性能，以此来拓宽聚丁二烯型聚氨酯弹性体的应用范围。

本发明采用的技术方案是：

基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体，以高顺式端羟基聚丁二烯为软段，以二异氰酸酯和二元醇为硬段嵌段而成。

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯或环己烷二亚甲基二异氰酸酯。

所述的二元醇为1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二乙二醇、新戊二醇或1,6-己二醇。

制备上述的基于高顺式端羟基聚丁二烯的聚氨酯弹性体的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将高顺式端羟基聚丁二烯与二异氰酸酯溶于四氢呋喃中，高顺式端羟基聚丁二烯的浓度为0.1～0.2g/ml，高顺式端羟基聚丁二烯中羟基和二异氰酸酯中氰酸根的摩尔比1:1～1:2，加入质量为溶液中高顺式端羟基聚丁二烯质量0.05～1％的二月桂酸二丁基锡(DBTDL)作为催化剂，在氮气保护和无水条件下，20～40℃反应1～2h，得到预聚体；

步骤(2)：将步骤(1)中制备的预聚体与二元醇反应，使二元醇中羟基与预聚体中异氰酸根的摩尔比为0.1～1，在氮气保护和无水条件下，20～40℃反应1～2h；