[发明专利]一种聚氨酯材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯材料及其制备方法与应用。本发明聚氨酯材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯70‑200份；羟基聚醚多元醇400‑500份；氟碳改性丙烯酸酯10‑20份；催化剂5‑30份；扩链剂5‑20份；溶剂600‑750份。本发明聚氨酯材料固化后分子链能在低温下快速移动，如在‑5℃，从而具有优异耐低温刮擦性能，同时呈透明无色状，可用于车衣的顶涂层、耐磨PET(窗膜，家具膜)、木器漆、木地板漆等能耐磨领域，而且所用原料容易获得，合成操作简单，适合工业化生产应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚氨酯材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚氨酯具有软硬段前段共聚物的结构，这种独特的结构使得聚氨酯制品具有优秀的综合力学性能，如机械性能好，耐老化，耐油，硬度可调节范围大。这些优异的性能是其他很多材料无法比拟的。

一般聚氨酯材料的使用温度都高于0℃，在0℃以下自修复性能很差，如专利CN113278353A和CN113072873A公开的聚氨酯材料，但是在我国北方部分地区冬季气温达到0℃以下，这要求聚氨酯材料在低温下也要具有较好的耐刮擦性能。

因此，亟待开发一种高透无色、低温耐刮擦性能优异的聚氨酯材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种聚氨酯材料及其制备方法与应用。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种聚氨酯材料，其主要由以下重量份的原料制成：

羟基聚醚多元醇的C-O-C内聚能较低，易于旋转，将其与异氰酸酯、氟碳改性丙烯酸酯、催化剂、扩链剂以及溶剂在上述特定比例下制备聚氨酯材料，所得聚氨酯材料烘干后分子链能在低温下快速移动，如在-5℃，从而具有优异耐低温刮擦性能，同时呈透明无色状，可用于车衣的顶涂层、耐磨PET(窗膜、家具膜等)、木器漆、木地板漆等能耐磨领域。另外，相较丙烯酸酯、有机硅改性丙烯酸酯，氟碳改性丙烯酸酯因为氟原子极性强，当氟原子和其他元素结合时几乎是夺取其电子，成为最外层8电子的稳定结构，因此，很难有其他基团和其发生范德华力作用，导致其表面能低，降低聚氨酯材料表面的表面能，能有效降低灰尘的粘连，提高水接触角，减少水再涂层上面的残留，提高膜的聚氨酯抗污能力。

合成聚氨酯材料时，其性能与所用的硬段(指异氰酸酯类和扩链剂)与软段(指羟基聚醚多元醇)反应比例有关，通过设计不同比例的硬段与软段来获取所学的软硬度。优选地，所述异氰酸酯为100-200重量份以获得适当的硬度。

优选地，所述羟基聚醚多元醇为分子量2500-4000的三羟基聚醚多元醇。多元醇用于软段合成PU弹性体，其相对分子质量直接影响弹性体的回弹性能，而丁二醇、分子量300-1500的三羟基聚醚多元醇以及分子量1000-2000的四羟基聚醚多元醇均不符合聚氨酯弹性体耐磨性能的特性，故优选羟基聚醚多元醇为分子量2500-4000的三羟基聚醚多元醇以满足耐磨性的要求。

优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的至少一种。

优选地，所述扩链剂为1,3-丁二醇、1,4-丁二醇中的至少一种。

优选地，所述催化剂为金属有机催化剂。更优选地，所述金属有机催化剂包括有机锡催化剂、有机铋催化剂中的至少一种。更进一步优选地，所述金属有机催化剂包括二月桂酸二丁基锡、新癸酸铋、环烷酸铋中的至少一种。

溶剂的种类无特别要求，可选择本领域常用的溶剂种类，如溶剂可选择为丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃的混合物，其中，丁酮、乙酸乙酯和四氢呋喃的质量比无特别限制，如选择1:1～6:1～6等。

优选地，所述异氰酸酯的原料还包括助剂，所述助剂包括抗氧化剂、抗紫外助剂、分散剂、消泡剂中的至少一种。