[发明专利]一种基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶及制备方法与应用

说明书

本发明涉及高分子合成技术领域，具体提供了一种基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶及其制备方法。本发明使用丙交酯和环状内酯为原料，低分子二元醇为起始剂先合成生物基的聚乳酸二元醇，然后用合成的生物基聚乳酸二元醇、二异氰酸酯和扩链剂合成生物基混炼型聚氨酯橡胶，制备的生物基聚氨酯橡胶复合材料具有耐磨、性能可调控等优点的同时，0℃的损耗因子高，60℃损耗因子低，能解决轮胎运用的魔鬼三角的问题，最后在制品失效的时候，还可以降解，减少高分子材料对环境造成的污染。

技术领域

本发明属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种混炼型聚氨酯橡胶，尤其涉及一种基于生物基原料的混炼型聚氨酯橡胶及其制备方法与应用。

背景技术

混炼型聚氨酯橡胶沿用了传统橡胶工业的加工程序，使用普通橡胶加工装备生产新型合成橡胶。现有混炼型聚氨酯橡胶一般由聚酯多元醇或聚醚多元醇与低于化学当量的二异氰酸酯反应后制得的橡胶状高分子材料，在它的大分子结构中，根据选用的原材料、硫化方式等差异，含有不同的结构基团，从而获得不同物理性质、不同硫化加工体系的混炼型聚氨酯橡胶。根据混炼型聚氨酯橡胶的制备方法，通常它有三种硫化体系，使用TDI制备的混炼型聚氨酯橡胶多采用异氰酸酯硫化体系，使用MDI制备的混炼型聚氨酯橡胶多采用过氧化物硫化体系；使用MDI，并在橡胶大分子中含有不饱和键的橡胶多采用硫磺或过氧化物硫化体系。然而，聚氨酯原材料均来自石油，例如合成聚氨酯的聚酯二醇通常是由石油基的二元醇和二元酸缩聚得到的。近年来，随着人们环境保护意识的增加，为了减少对日渐枯竭的石油产品的依赖性，利用可再生资源替代需要消耗石油资源的生物基聚氨酯材料成为了研究开发热点。

中国专利CN106432682A用的是聚醚多元醇和聚酯二元醇合成橡胶，不是用生物基的聚乳酸二元醇合成混炼型橡胶。中国专利CN104927347B用聚酯二元醇合成混炼型聚氨酯橡胶，没有用生物基聚乳酸二元醇来合成混炼型聚氨酯橡胶。上述混炼型聚氨酯橡胶由于不可降解的特性，在制品失效后，会留下垃圾，污染环境，不符合绿色可持续发展的要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明使用丙交酯和环状内酯为原料，低分子二元醇为起始剂先合成生物基的聚乳酸二元醇，然后用合成的生物基聚乳酸二元醇、二异氰酸酯和扩链剂合成生物基混炼型聚氨酯橡胶。

本发明的目的之一在于提供一种基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶。

本发明所述的基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶，其分子主链包括软段和硬段，其中软段结构中含衍生自生物基聚乳酸二元醇的链段，硬段结构中含衍生自二异氰酸酯和扩链剂的链段，该混炼型聚氨酯橡胶的门尼粘度为30～90。

所述的混炼型聚氨酯橡胶中，所述柔性链段的质量百分比为50～85％，优选为60～80％；所述刚性链段的质量百分比为15～50％，优选为20～40％。

本发明所述的混炼型聚氨酯橡胶可由生物基聚乳酸二元醇、二异氰酸酯、扩链剂反应制备得到。

本发明的目的之二在于提供上述基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶的制备方法。

本发明所述的混炼型聚氨酯橡胶的制备方法可以采用预聚法或一步法来制备，具体可包括：

将生物基聚乳酸二元醇、二异氰酸酯进行预聚反应，然后加入扩链剂，反应后得到基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶；或

将生物基聚乳酸二元醇、二异氰酸酯和扩链剂进行反应，得到基于生物基的混炼型聚氨酯橡胶。

其中用预聚物法制备生物基混炼型聚氨酯橡胶可包括：根据预定设定好的异氰酸酯指数(R＝0.85-0.98)，在反应容器中加入生物基的聚乳酸二元醇和二异氰酸酯，在惰性气体的保护下反应生成预聚体，然后根据扩链系数往预聚体中加入扩链剂，搅拌均匀，粘度变大后倒出，得到所述生物基混炼型聚氨酯橡胶。