[发明专利]一种聚乳酸基热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乳酸基热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法。本发明公开了一种聚乳酸基热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)聚乳酸二元醇在真空搅拌加热的环境中除水；(2)升温，向干燥的聚乳酸中加入二异氰酸酯类化合物、催化剂及溶剂进行稳定共聚得到预聚物；(3)向预聚物中加入小分子二元醇，并快速搅拌，取出后在烘箱中固化并除溶剂，得到聚乳酸基热塑性聚氨酯弹性体。通过本法制备的聚氨酯透明、弹性好、阻尼因子高等优点。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种热塑性聚氨酯弹性体材料，尤其是一种热塑性聚乳酸基聚氨酯弹性材料及其制备方法。

背景技术

科学技术的进步发展，带动了社会的进步，加速了机械设备的高速、高效和自动化进程，同时，所带来的振动、噪声等问题也越来越严重。振动、噪声降低机械设备性能，污染环境，危害身心健康，因此减振、降噪是亟待解决的问题，阻尼技术是减振、降噪问题的最重要手段。通常把动能或声能消耗的能力称为阻尼，阻尼越高，系统回复到原状态所需要的时间越短。高分子阻尼材料将机械能转化为热能或其他形式的能量消耗，起到阻尼减振、降噪的效果。高分子阻尼材料因其具有减震、降噪的性能，已被广泛应用于各大领域，是阻尼材料的研究热点。

橡胶是一种兼具弹性固体和粘性流体特性的粘弹性介质。在声能和振动传播过程中，将机械能或声能转变为分子链段的无规运动最终变为热能耗散，从而达到吸声降噪的作用。为满足实际使用需求，常需要对橡胶进行改性，常用的方法有共聚、共混、互穿网络(IPN)改性等。橡胶共混时常会因不同橡胶基体相容性不佳而引起复合材料性能变差，这也是传统橡胶存在的主要缺点。

聚氨酯是指大分子链中含有重复的氨基甲酸酯(-NH-COO-)链段的一类聚合物，聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一类，其硬度范围很宽，低至邵尔A10以下的低模量橡胶，高至邵尔D90的高模量抗冲击弹性材料，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)。聚氨酯因其特殊的微相分离结构、分子间强烈的相互作用力和分子极性，适合用作阻尼材料。聚氨酯作为一种新型橡胶，可以通过设计原料配比直接调控最终产品的各项性能，同时保持较好的综合性能，具有传统橡胶无法超越的优势。

Xiabin Jing等(Polylactide-based polyurethane and its shape-memorybehavior[J].European Polymer Journal,2006,42(6):1240-1249.)首先通过丙交酯开环聚合制备数均分子量为3000、5000、10000的聚乳酸二元醇，通过溶液聚合制备了聚乳酸二元醇：六亚甲基二异氰酸酯：1,4-丁二醇的摩尔比为1:2:1、1:5:4和1:7:6的一系列聚乳酸基聚氨酯弹性体，这些弹性体的Tg在33～53℃，分子量在40000-140000之间，拉伸强度大于40MPa，断裂伸长率低于250％，具有良好的形状记忆性能。Xiabin Jing等(Shape memoryeffect of poly(L-lactide)-based polyurethanes with different hard segments[J].Polymer International,2007,56(7):840-846.)通过丙交酯开环聚合制备了分子量为3200的聚乳酸二元醇，并与4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三种二异氰酸酯反应，用1,4-丁二醇扩链合成了一系列聚乳酸基聚氨酯。这些材料的Tg在49～63℃，因此在室温下，这些材料都处于玻璃态，属于塑料，拉伸强度在40MPa以上，但断裂伸长率在25％以下，分子量在40000～120000之间。其中，基于MDI的聚氨酯具有最高的Tg，最大拉伸强度和恢复力，基于TDI的聚氨酯具有最低的Tg，并且基于IPDI的聚氨酯具有最高的拉伸模量和断裂伸长率。