[发明专利]一种耐超低温热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种耐超低温的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯材料领域。本发明所述的热塑性聚氨酯弹性体软链段是由数均分子量为2000‑3000Da的聚四氢呋喃醚二醇构成的，硬链段是由二异氰酸酯和小分子二元醇构成的。本发明的耐超低温的热塑性聚氨酯弹性体是采用溶液法聚合，通过两步法制得的。其合成方法简单，玻璃化转变温度可以低至‑85℃，耐超低温，适用于极寒环境中；本发明同时还兼顾了热塑性聚氨酯弹性体的力学性能，拉伸强度可以高达37MPa。

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料领域，具体涉及一种耐超低温热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

1937年德国化学家Otto Bayer最早合成出聚氨酯树脂，自此便打开了聚氨酯这个新世界的大门，经过几十年的研究，聚氨酯已经广泛的应用于各个领域，如造船业、航空航天业、汽车行业、建筑业、家具、医疗、体育器材等领域，且应用领域还在不断地扩展。聚氨酯可以大致分为聚氨酯弹性体、聚氨酯涂料、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯纤维等。聚氨酯弹性体因其具有独一无二的高强度、高弹性、耐水解、耐油、耐磨损、耐化学品、生物相容性好、抗撕裂性强、较好的低温柔顺性等优点，广泛的应用于汽车制造业、鞋用、医用、防水材料等方面，其中热塑性聚氨酯弹性体具有可溶可熔的特性，可以多次循环重复再造，因此更是被广泛应用于国防军工和国民经济领域。然而，热塑性聚氨酯弹性体也存在一些不足，例如，当热塑性聚氨酯作为密封胶来使用时，在低温条件下会发硬变脆，柔顺性降低，密封性减弱甚至消失，不能满足在低温环境下的使用。

现有技术合成出来的聚氨酯弹性体耐低温效果并不显著，不能满足一些极寒地区或者一些特殊环境的使用，如黑龙江、俄罗斯等地。而本发明合成出来的热塑性聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度最低可低至-85℃，拉伸强度可以高达37MPa，此外，在-30℃仍然可以保持热塑性聚氨酯弹性体优异的力学性能，可以很好地解决现阶段耐超低温和力学性能的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种耐超低温热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，本发明的弹性体可以在超低温下仍然具有良好的柔韧性和力学性能。

一种耐超低温热塑性聚氨酯弹性体，其玻璃化转变温度为-68℃至-85℃，所述弹性体的制备原料包括以下组分：

进一步的，所述聚合物多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，数均分子量为2000-3000Da；所述二异氰酸酯官能度为2；所述扩链剂官能度为2；

进一步的，所述原料的配比满足如下条件：

1)异氰酸根指数R控制在1.67-3.14之间，异氰酸根指数R计算公式如下：

式中，m_异指的是二异氰酸酯的质量，单位：g；

M_异指的是二异氰酸酯的相对分子质量，单位：1；

m_多指的是聚四氢呋喃醚二醇的质量，单位：g；

M_多指的是聚四氢呋喃醚二醇的相对分子质量，单位：1；

2)硬段含量C_h控制在20％-35％之间，硬段含量C_h计算公式如下：

式中，m_异指的是二异氰酸酯的质量，单位：g；

m_扩指的是扩链剂的质量，单位：g；

m_多指的是聚四氢呋喃醚二醇的质量，单位：g；

3)扩链系数控制在0.98-1.04之间，扩链系数r计算公式如下：