[发明专利]一种氟硅型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明提供一种氟硅型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，本发明制备的氟硅型热塑性聚氨酯弹性体，具有力学、表面、低温等性能突出的特点。所述制备方法包括如下步骤：1)将所述二异氰酸酯与所述大分子二元醇反应物和部分所述扩链剂混合并反应，得到NCO封端的预聚物I；2)向步骤1)中所得的预聚物I中加入所述含氟反应物和所述含硅反应物进行反应，且所述含氟反应物和所述含硅反应物分开且同时的连续投料，得到NCO封端的预聚物II；3)将剩余的所述扩链剂与步骤2)中所得的预聚物II混合并反应，得到所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体。

技术领域

本发明属于弹性体材料领域，进一步涉及一种氟硅型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种综合性能优异的高分子合成材料，具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性的优良机械性能，又具有耐油、耐溶剂和耐化学品的性能，TPU材料品种很多如薄膜，管材，鞋材，电线、电缆，片材等，因此它可被广泛地应用于各个领域。尽管如此，但TPU的表面性能却不尽如人意，其材料表面极性高、表面能大，疏水性能不佳，另外TPU的耐低温性能有待于进一步改善，这些因素导致TPU在相关领域的应用受到限制。

有机硅和有机氟具有低表面能特性，许多学者利用该特性将其引入TPU分子链中，使TPU也具有优异的低表面能特性，提升TPU材料的疏水性及耐脏污性能。专利CN107922571 A公开了一种防污组合物，该专利选用异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、硅氧烷多元醇、卤化多元醇(包含有机氟多元醇)等原料，制备了一种氟硅型TPU，虽然该氟硅型TPU具有良好的表面性能，但是力学性能不理想；主要原因是有机硅多元醇和有机氟多元醇是一类溶解度参数很低的物质，与异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇等反应原料的相容极差，且该制备过程采用TPU常规的合成方法，导致产物分子链中有机硅和有机氟聚集态太过集中；这种过于集中的有机硅和有机氟相态分散于结构中的其他相态中，造成严重的相分离，相分离尺寸太大使得材料的力学性能大幅下降。

专利US5589563选用了单端单官能度反应性有机硅多元醇作为原料，制备了一种有机硅热塑性聚氨酯弹性体，这种材料的结构特点是分子链的端部是有机硅分子链，有机硅在分子链中的这种排布方式有利于材料中有机硅的表面迁移，增加材料的表面惰性，提升材料的疏水性能；另外有机硅本身具有极低的玻璃化转变温度(Tg)，所以材料中引入有机硅能提升材料的耐低温性能。但是有机硅的这种排布方式一方面使得产物的分子量低，无法获得高分子量的材料，导致材料的力学性能不高，另一方面使得材料引入的有机硅含量有限，导致材料的有机硅特性不能有效突出。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种改进的氟硅型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。采用本发明的制备方法制备氟硅型热塑性聚氨酯弹性体，具备突出的力学性能、表面性能、耐低温性能等性能特点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种氟硅型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，所述聚氨酯弹性体采用包括二异氰酸酯、大分子二元醇反应物、扩链剂、含氟反应物和含硅反应物的原料组分经反应制得，所述制备方法包括如下步骤：

1)将所述二异氰酸酯与所述大分子二元醇反应物和部分所述扩链剂充分混合并反应，直至体系的NCO含量达到要求值，即得到NCO封端的预聚物I；

2)向步骤1)中所得的预聚物I中加入所述含氟反应物和所述含硅反应物进行反应，且所述含氟反应物和所述含硅反应物分开且同时的连续投料，直至体系的NCO含量达到要求值，即得到NCO封端的预聚物II；

3)将剩余的所述扩链剂与步骤2)中所得的预聚物II充分混合并反应完全，得到所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体；

其中，所述大分子二元醇反应物为脂肪族聚酯二元醇、芳香族聚酯二元醇、聚醚二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚环酯二元醇、聚乳酸二元醇和聚烯烃二元醇中的任意一种或多种。