[发明专利]单组分高延伸厚涂聚氨酯弹性体

说明书

本发明涉本单组分高延伸厚涂聚氨酯弹性体。具体而言，本发明通过各种原料的合理配比，使得所制备的聚氨酯弹性体能够在25摄氏度的环境下，厚涂3毫米而不会有气泡，延伸率约为600％以上，断裂强度1.5‑2.0MPa。具体而言，本发明提供一种聚氨酯弹性体材料，其是通过包含活泼氢化合物和多异氰酸酯类的原料制备的，其中，活泼氢化合物选自聚醚多元醇、聚酯多元醇和多元胺类等。优选地，在本发明中所述活泼氢为聚醚多元醇的混合物，例如为聚醚2000(丙二醇聚醚2000)和聚醚330N的混合物。

技术领域

本发明涉及单组分湿固化聚氨酯弹性体的合成，属于有机高分子合成领域。

技术背景

聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可调范围很大。聚氨酯弹性体的硬度范围很宽，低至邵尔A10以下的低模量橡胶，高至邵尔D90的高抗冲击弹性材料，弹性模量可高达数百兆帕，大大超出了其他橡胶的弹性模量(0.2-10MPa)。聚氨酯弹性体主体由异氰酸酯和多元醇反应合成，其分子结构具有软、硬两个链段，通过这种特性，可以对其结构进行分子设计，从而赋予聚氨酯弹性体材料具有高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能，它既具有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性。

单组分湿固化聚氨酯弹性体合成中，用到的原料种类没大的差别，主要在于异氰酸酯与活泼氢化合物的选择和搭配，再辅以填料等其它助剂做成成品。

目前单组分湿固化聚氨酯弹性体在实际运用过程中，主要出现的问题是材料在固化过程中，体系内部出现很多小气泡，小气泡的出现主要原因是因为其中的异氰酸酯与水进行反应，放出二氧化碳，反应方程式如下：

R-NCO+H₂O→R-NHCOOH→RNH₂+CO₂

单组分湿固化聚氨酯弹性体在固化过程中如果有小气泡，对于弹性体的拉伸强度就会有比较大的影响，在弹性体受到拉力时，那些气泡处就成了最易开裂的地方。现有的技术中，对于反应体系内气泡的消除主要有以下几种方法：

(1)加入抑制发泡助剂：包括吸水剂和二氧化碳吸收剂。吸水剂包括分子筛类、单异氰酸酯类、官能基硅烷类、硼酸三烷基酯类等；

二氧化碳吸收剂包括微细氧化钙分散体、超耐磨炉黑、聚氯乙烯粉等。

(2)改变单组分湿固化聚氨酯弹性体的固化机理：通过引入一些具有特殊基团的化合物，它能直接与水反应不放出二氧化碳，而是衍生出一种可使单组分湿固化聚氨酯弹性体能交联固化的新生化合物，这样就彻底的消除了二氧化碳产生的根源。但目前市面上很多的此类化合物都有比较强的刺激性气味，在使用上场合受到了限制。

(3)改进单组分湿固化聚氨酯弹性体的合成时的结构：通过调节多元醇和异氰酸酯的配比，使弹性体在固化的过程中形成较大的强度，从而抑制二氧化碳往外跑。但此种方法不能根除二氧化碳的产生，体系内部还是有气泡的形成。

通过以上三种方法，要做到单组分湿固化聚氨酯弹性体在厚涂时没有气泡产生还是有很大的难度，目前市面上单组分湿固化聚氨酯弹性体主要要求的施工厚度在1毫米左右，不能超过2毫米，否则内部就会有气泡。

目前市场上消泡剂多数属于物理消泡剂，其消泡机理：其分子散布于泡沫表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散，渗透，层状入寝，从而取代原泡沫壁，由于其表面张力低，会流向产生泡沫高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散，渗透时期膜壁变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层的强力牵引，致使泡沫周围应力失衡，从而达到破泡的目的。从物理方法消除气泡或者不用用于聚氨酯消泡，而不能从根源上消除气泡气泡的产生，若潮气过重，消泡效果不明显，这是如果加大消泡剂的添加量，无形中会增加成本。

发明内容