[发明专利]一种改性聚氨酯耐高温橡胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温聚氨酯橡胶及其制备方法，属于聚氨酯橡胶制造领域，也属于有机合成和改性技术领域，也属于柔性热防护技术领域。通过改变扩链剂和配合剂，使得两者协同影响聚氨酯橡胶的耐热性能，使得聚氨酯橡胶的耐热性能显著提高，同时，保持聚氨酯橡胶的力学性能、耐老化性能和良好的导电性能。通常，聚氨酯橡胶的扩链剂为二元胺或二元醇等包含两个N‑H键或O‑H键的化合物，在本发明中，以小分子多元胺包含两个以上N‑H键的化合物作为扩链剂，再添加羟基氧化铝即作为封端剂(链终止剂)也兼作配合剂使用。

技术领域

本发明涉及一种耐高温聚氨酯橡胶及其制备方法，属于聚氨酯橡胶制造领域，也属于有机合成和改性技术领域，也属于柔性热防护技术领域。

背景技术

聚氨酯橡胶为聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，实为聚氨基甲酸酯橡胶，简称为聚氨酯橡胶或氨酯橡胶或聚氨酯弹性体。由低聚物多元醇和有机多元异氰酸酯构成聚氨酯橡胶的主体、二元胺或二元醇以及小分子多元胺或多元醇的等包含两个及两个以上N-H键或O-H键作为扩链剂，催化剂例如二月桂酸二丁基锡，经反应硫化成聚氨酯橡胶制品。聚氨酯橡胶制品的主要优点有：具有力学性能好(硬度高、撕裂性能、拉伸强度)和耐老化性能好(耐臭氧、耐空气老化性能)等优点，是一般橡胶所不能比的。尽管聚氨酯橡胶具有诸多优点，但是，其缺点是耐温性能较差，使用温度范围约-30℃～+80℃，相对于其他橡胶，天然橡胶的耐热范围是100～125℃，丁苯橡胶140℃左右，氯丁橡胶160℃左右，丁腈橡胶175℃左右，聚丙烯酸酯橡胶200℃左右，硅橡胶和氟橡胶200～300℃，聚氨酯橡胶耐热范围只有80℃左右，这明显限制了聚氨酯橡胶在相对高温环境中的应用范围。除适当选用橡胶品种外，还须合理使用配合剂，常用的耐热性和传热配合剂有石棉粉、云母粉、石墨粉、炭黑、陶土、氧化锌、碳酸镁等，在特殊情况下，也可采用铝粉或铅粉。已有经验证明，这些配合剂只能轻微改善聚氨酯橡胶的耐热范围。这主要是因为聚氨酯橡胶主体，扩链剂和催化剂都已经定型了，只通过添加配合剂来改善聚氨酯橡胶制品耐热性能的效果是有限的。

发明内容

本发明的目的是通过改变传统聚氨酯橡胶的扩链剂和配合剂，进而显著提高聚氨酯橡胶的耐高温性能。在本发明中，通过改变扩链剂和配合剂，使得两者协同影响聚氨酯橡胶的耐热性能，使得聚氨酯橡胶的耐热性能显著提高，同时，保持聚氨酯橡胶的力学性能、耐老化性能和良好的导电性能。通常，聚氨酯橡胶的扩链剂为二元胺或二元醇等包含两个N-H键或O-H键的化合物，在本发明中，以小分子多元胺包含两个以上N-H键的化合物作为扩链剂，再添加羟基氧化铝即作为封端剂(链终止剂)也兼作配合剂使用。

本发明的技术解决方案是：

一种改性聚氨酯耐高温橡胶，该耐高温橡胶以低聚物多元醇和二异氰酸酯作为聚氨酯耐高温橡胶的主体，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，用小分子多元胺2,4,6-三苯基环硼氮六烷(见分子式1所示)为扩链剂，以羟基氧化铝作为封端剂(链终止剂)；

分子式1：2,4,6-三苯基环硼氮六烷

在当前发明中，所有比例均为质量比。

一种改性聚氨酯耐高温橡胶的制备方法，该方法的步骤包括：

第一步，制备通用聚氨酯橡胶；

第二步，用不同比例的2,4,6-三苯基环硼氮六烷替代二元胺作为扩链剂并添加不同比例的羟基氧化铝作为配合剂制备改性后的聚氨酯橡胶；

第三步，测试前两步样品的耐温性能、力学性能和抗老化性能，对比分析本发明的有效性。

本发明的具体工艺步骤如下：

第一步，制备聚氨酯橡胶：以低聚物多元醇6份和二异氰酸酯1份作为聚氨酯橡胶的主体，以二元胺为扩链剂0.1份，以二月桂酸二丁基锡0.002份为催化剂，将四者混合均匀后在80℃下反应20分钟后制得聚氨酯橡胶片体用于对比测试；