[发明专利]一种离子型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，尤其涉及一种离子型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。本发明在制备过程中加入金属离子交联剂，金属离子交联剂与含酸根的扩链剂形成金属离子交联键，金属离子交联键具有比氢键更高的键能，但低于共价键键能，使得离子型热塑性聚氨酯弹性体具有更高的使用温度；该离子型热塑性聚氨酯弹性体通过加入金属离子交联剂形成物理交联点，不需要硬段提供物理交联点，使得热塑性聚氨酯在保证其优异的物理性能的同时，降低了硬度，提高了弹性；该物理交联点具有在高温下断裂，低温下恢复的特点，使得该离子型热塑性聚氨酯弹性体具有优异的物理机械性能以及重复加工性。

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，尤其涉及一种离子型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯指大分子主链上含有氨基甲酸酯基团的弹性体，具有耐磨性好、硬度范围广、强度高、耐油耐候性优异等优点。与普通橡胶相比，热塑性聚氨酯橡胶具有耐撕裂、高承载、硬度范围广、透明以及具有可重复加工性等优点。与塑料相比，热塑性聚氨酯具有优异的弹性、韧性好等优点。因此，热塑性聚氨酯橡胶可以广泛应用于胶鞋、胶布等日用制品和胶管、胶带等各种工业用品的制造中。

聚氨酯弹性体一般由软段和硬段组成，软段主要提供聚氨酯弹性体弹性，硬段主要提供聚氨酯弹性体优异的物理力学性能。聚氨酯弹性体根据加工方法的不同，分成浇注型聚氨酯、热塑性聚氨酯和混炼型聚氨酯。热塑性聚氨酯的分子链是线性的，在使用温度下具有高弹性，并且加热后可熔融，具有可重复加工性。

热塑性聚氨酯在使用温度下具有高弹性以及可重复加工性在于其具有可以解离的物理交联点，而不是无法解离的化学共价键。物理交联点主要是由硬段间的结晶以及硬段间的氢键产生的。但是由于氢键的结合较弱，结晶需要较多含量的规整链段，所以在热塑性聚氨酯的合成阶段需要添加相对大量的硬段来提供足够的物理交联点，导致热塑性聚氨酯弹性体具有较高的硬度，同时，热塑性聚氨酯弹性体的弹性减弱。并且，由于氢键在高温下容易解离，使热塑性聚氨酯弹性体的长期使用温度不能超过80℃，短期使用温度不能超过120℃。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种离子型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，用于解决热塑性聚氨酯弹性体的弹性和耐热性不够高的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种离子型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

a)将多元醇和含酸根的扩链剂混合，加入二异氰酸酯混合后，进行熟化，得到聚氨酯生胶；

b)将所述聚氨酯生胶进行塑炼后加入金属离子交联剂，进行混炼，再热压成型，得到所述离子型热塑性聚氨酯弹性体。

优选的，所述多元醇的相对分子量为1000～2000；

所述多元醇的羟值为50～100。

优选的，所述多元醇包括聚四亚甲基醚二元醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇和聚碳酸酯二醇中的一种或多种。

优选的，所述二异氰酸酯包括4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或甲苯二异氰酸酯。

优选的，所述金属离子交联剂包括金属盐、金属氧化物和金属氢氧化物中的一种或多种。

优选的，所述含酸根的扩链剂包括二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和2,3-二羟基丙磺酸钠中的一种或多种。

优选的，所述多元醇、所述含酸根的扩链剂、所述二异氰酸酯和所述金属离子交联剂的质量比为70～90：3～10：10～30：3～7。

优选的，步骤a)将所述多元醇和所述含酸根的扩链剂混合之前，还包括：

将所述多元醇和所述含酸根的扩链剂分别进行脱水。