[发明专利]一种抗污耐脏的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制备技术领域，尤其涉及一种抗污耐脏的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。本发明采用不同结构类型的功能化聚硅氧烷，在保持较高聚硅氧烷组分含量(优选以功能化聚硅氧烷做全部软段)的前提下，保证聚硅氧烷组分在体系中的反应均一性，解决聚硅氧烷与聚氨酯相容性差的问题，所得聚硅氧烷‑聚氨酯嵌段共聚物兼具聚硅氧烷和聚氨酯的优异性能，其拉伸强度、撕裂强度、耐低温、疏水、抗污耐脏等综合性能优势显著，可满足手环腕表、VR眼镜等对于对力学性能和抗污耐脏要求苛刻的高端市场材料的性能需求。

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体制备技术领域，尤其涉及一种抗污耐脏的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是由多元醇化合物(聚酯、聚醚等多元醇)与二元或多元异氰酸酯反应制得，聚氨酯的结构是软段和硬段以嵌段、接枝或互穿网络的方式组成。软段通常为聚醚或聚酯，赋予聚氨酯以柔性和韧性，硬段通常为二异氰酸酯与小分子二元醇或二元胺扩链剂的缩聚物，赋予聚氨酯以强度和刚度。通过调节软段和硬段的比例、不同多元醇的结构可获得性能各异的聚氨酯。聚硅氧烷是分子结构中含有硅元素的高分子合成材料，主链是一条硅氧硅链交替组成的稳定骨架，有机基团与硅原子相连形成侧基。由于聚硅氧烷这种特殊结构和组成，使它具有良好的耐热、耐候、电绝缘性能、阻燃性和疏水性，但存在力学性能尤其拉伸和撕裂性能差等缺点。聚氨酯耐低温、热老化性能、亲肤性、抗污性欠佳，而有机硅材料在这些方面具有优异性能体现。因此有机硅材料与聚氨酯的结合可发展为研究热点，可以拓宽两者的应用。

目前，对于有机硅材料与聚氨酯材料的结合一般采用含有机硅组分改性聚氨酯，但由于有机硅组分与聚氨酯组分的极性和溶解度参数差异较大，存在相容性差的问题，因此一般选择采用较小添加量的有机硅组分，仍然会使聚氨酯材料的力学性能显著下降，同时由于有机硅组分含量较低，对聚氨酯材料疏水性、耐低温、抗污性、亲肤性提升不明显，已不能满足当前表带、腕表等智能穿戴设备和医疗设备等对材料手感和抗污耐脏等的需求，若仅通过提高有机硅组分的添加量来制备的产品在一定程度上只是将有机硅材料成为聚氨酯材料的组成之一，表现出较差的均匀性以致在高硅氧烷含量下存在基本上只有硅氧烷和基本上只有热塑性树脂的区域，组合物是脆弱的，在使用上并不能完全发挥聚硅氧烷和聚氨酯材料的优异性能，且拉伸强度、断裂延伸率、撕裂强度等性能仍处于较低水平。因此，通过适当的技术手段解决聚硅氧烷与聚氨酯组分的相容性差的问题，开发一种力学性能优良、耐低温性能、疏水性能、抗污性能优异的聚硅氧烷-聚氨酯材料，满足市场对材料综合性能的苛刻需求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种抗污耐脏的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种抗污耐脏的热塑性聚氨酯弹性体，其为软段、硬段交替排列的热塑性聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物；其中，软段由功能化聚硅氧烷和多元醇组成，硬段由扩链剂和异氰酸酯反应组成。

其中，所得聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物的邵氏硬度为40A-70D，优选为45A-95A，依据ASTM D2240测试得到。

进一步，所述功能化聚硅氧烷具有如下结构中的任意一种：

或

其中，R₁、R₂各自独立地为具有1-20个碳原子的脂肪族、芳脂族或芳香族基团；R₃为烷基或烷氧基团；n＝5-50。