一種耐熱性聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)高分子樹(shù)脂合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐熱性聚氨酯彈性體，本發(fā)明還涉及該聚氨酯彈性體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有耐熱性聚氨酯彈性體有一定的熱穩(wěn)定性，但其熱穩(wěn)定區(qū)間不夠?qū)?，不能在較高溫度下長(zhǎng)期使用。聚氨酯彈性體由于較低的極限氧指數(shù)(LOI) (18%左右)，導(dǎo)致其在空氣中是可燃的，即阻燃性較差。除此之外，聚氨酯彈性體的電絕緣性比較優(yōu)良，在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生靜電，即抗靜電性差，進(jìn)而影響彈性體的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種耐熱性聚氨酯彈性體，解決了現(xiàn)有聚氨酯彈性體阻燃性和抗靜電性差的冋題。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種耐熱性聚氨酯彈性體，按質(zhì)量百分比由以下組分組成:1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯13.60%?18.09%、聚己內(nèi)酯二元醇57.01%?61.51%、I, 4- 丁二醇5.30 %?5.50 %、二月桂酸二丁基錫0.06 %?0.10 %、十六烷基三甲基溴化銨1.98%?2.23%、導(dǎo)電炭黑1.03%?1.30%、納米氫氧化鎂6.20%?6.48%、甲基膦酸二甲酯9.63%?9.85%，各組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0006]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法，具體操作步驟如下:
[0007]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取13.60%?18.09% 1，4_環(huán)己烷二異氰酸酯、57.01% ?61.51 % 聚己內(nèi)酯二元醇、5.30 % ?5.50 % I, 4- 丁二醇、0.06% ?0.10% 二月桂酸二丁基錫、1.98 %?2.23 %十六烷基三甲基溴化銨、1.03 %?1.30 %導(dǎo)電炭黑、6.20%?6.48%納米氫氧化鎂、9.63%?9.85%甲基膦酸二甲酯，各組分質(zhì)量百分比之和為 100% ；
[0008]步驟2，向備有攪拌器、溫度傳感器、真空接口的三口圓底燒瓶中加入聚己內(nèi)酯二元醇，加熱至100?110°C后真空脫水2.5h，然后將溫度降至50?60°C后停止抽真空；
[0009]步驟3，將十六烷基三甲基溴化銨、導(dǎo)電炭黑加入到步驟2預(yù)處理的聚己內(nèi)酯二元醇中，在2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lOmin，將溫度調(diào)整至20°C，得到溶液A ;
[0010]步驟4，將I，4-環(huán)己烷二異氰酸酯加入到溶液A中，并在水浴60°C下攪拌30min ;
[0011]步驟5，待步驟4的反應(yīng)溶液溫度穩(wěn)定后，緩慢升溫并控制為75?85°C，反應(yīng)2h得到聚氨酯彈性體預(yù)聚體，待反應(yīng)完全后，真空脫氣30min，密封保存待用；
[0012]步驟6，將納米氫氧化鎂和甲基膦酸二甲酯混合后加入聚氨酯彈性體預(yù)聚體中，然后將溫度升至70°C后加入1，4- 丁二醇和二丁基二月桂酸錫，在劇烈攪拌下擴(kuò)鏈3min ;
[0013]步驟7，將步驟6得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置烘箱中在60?70°C固化7d，固化后的膜經(jīng)真空抽除殘余溶劑，在120°C下處理2.5h小時(shí)，得到耐熱性聚氨酯彈性體。
[0014]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0015]步驟7中固化溫度為60?70°C，時(shí)間為7d。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，
[0017]1.本發(fā)明耐熱性聚氨酯彈性體，具有較好的耐磨性和耐低溫性，高強(qiáng)度和高伸長(zhǎng)率，負(fù)載支撐容量大、耐油性能優(yōu)異、粘合性好，吸震能力強(qiáng)，硬度的可調(diào)范圍較大，還具有一般聚氨酯彈性體不具備的較高耐熱性，抗靜電性以及阻燃性，在緩沖包裝材料領(lǐng)域有潛在的使用價(jià)值和發(fā)展前景。
[0018]2.本發(fā)明耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法，采用預(yù)聚體法合成耐熱性聚氨酯彈性體，并且制備過(guò)程中通過(guò)添加其他助劑來(lái)提高彈性體的抗靜電性和阻燃性；合成工藝涉及阻燃劑的共混技術(shù)和復(fù)合型抗靜電聚氨酯彈性體的制備方法；其制備方法簡(jiǎn)單，步驟清晰，反應(yīng)條件容易滿足，易于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是實(shí)施例1制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的紅外圖譜；
[0020]圖2是實(shí)施例1制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的熱重分析圖；
[0021]圖3是實(shí)施例1制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的差示掃描量熱分析圖；
[0022]圖4是實(shí)施例2制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的熱重分析圖；
[0023]圖5是實(shí)施例2制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的差示掃描量熱分析圖；
[0024]圖6是實(shí)施例3制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的熱重分析圖；
[0025]圖7是實(shí)施例3制備得到的耐熱性聚氨酯彈性體的差示掃描量熱分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]本發(fā)明耐熱性聚氨酯彈性體，按質(zhì)量百分比由以下組分組成:1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯13.60 %?18.09 %、聚己內(nèi)酯二元醇57.01 %?6L 51 %、1，4- 丁二醇5.30 %?
5.50%、二月桂酸二丁基錫0.06%?0.10%、十六烷基三甲基溴化銨1.98%?2.23%、導(dǎo)電炭黑1.03 %?1.30 %、納米氫氧化鎂6.20 %?6.48 %、甲基膦酸二甲酯9.63 %?9.85%，各組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0028]上述耐熱性聚氨酯彈性體的制備方法，具體操作步驟如下:
[0029]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取13.60%?18.09% 1，4_環(huán)己烷二異氰酸酯、57.01% ?61.51 % 聚己內(nèi)酯二元醇、5.30 % ?5.50 % I, 4- 丁二醇、0.06% ?0.10% 二月桂酸二丁基錫、1.98 %?2.23 %十六烷基三甲基溴化銨、1.03 %?1.30 %導(dǎo)電炭黑、
6.20%?6.48%納米氫氧化鎂、9.63%?9.85%甲基膦酸二甲酯，各組分質(zhì)量百分比之和為 100% ；
[0030]步驟2，向備有攪拌器、溫度傳感器、真空接口的三口圓底燒瓶中加入聚己內(nèi)酯二元醇，加熱至100?110°C后真空脫水2.5h，然后將溫度降至50?60°C后停止抽真空；
[0031]步驟3，將十六烷基三甲基溴化銨、導(dǎo)電炭黑加入到步驟2預(yù)處理的聚己內(nèi)酯二元醇中，在2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lOmin，將溫度調(diào)整至20°C，得到溶液A ;
[0032]步驟4，將I，4-環(huán)己烷二異氰酸酯加入到溶液A中，并在水浴60°C下攪拌30min ;
[0033]步驟5，待步驟4的反應(yīng)溶液溫度穩(wěn)定后，緩慢升溫并控制為75?85°C，反應(yīng)2h得到聚氨酯彈性體預(yù)聚體，待反應(yīng)完全后，真空脫氣30min，密封保存待用；
[0034]步驟6，將納米氫氧化鎂和甲基膦酸二甲酯混合后加入聚氨酯彈性體預(yù)聚體中，然后將溫度升至70°C后加入1，4- 丁二醇和二丁基二月桂酸錫，在劇烈攪拌下擴(kuò)鏈3min ;
[0035]步驟7，將步驟6得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置烘箱中在60?70°C固化7d，固化后的膜經(jīng)真空抽除殘余溶劑，在120°C下處理2.5h小時(shí)，得到耐熱性聚氨酯彈性體。
[0036]實(shí)施例1
[0037]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取13.60% 1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯、61.51%聚己內(nèi)酯二元醇、5.50% I, 4- 丁二醇、0.08%二月桂酸二丁基錫、1.98%十六烷基三甲基溴化銨、1.13%導(dǎo)電炭黑、6.35%納米氫氧化鎂、9.85%甲基膦酸二甲酯，各組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0038]步驟2，向備有攪拌器、溫度傳感器、真空接口的三口圓底燒瓶中加入聚己內(nèi)酯二元醇，加熱至100°C后真空脫水2.5h，然后將溫度降至60°C后停止抽真空；
[0039]步驟3，將十六烷基三甲基溴化銨、導(dǎo)電炭黑加入到步驟2預(yù)處理的聚己內(nèi)酯二元醇中，在2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lOmin，將溫度調(diào)整至20°C，得到溶液A ;
[0040]步驟4，將I，4-環(huán)己烷二異氰酸酯加入到溶液A中，并在水浴60°C下攪拌30min ;
[0041]步驟5，待步驟4的反應(yīng)溶液溫度穩(wěn)定后，緩慢升溫并控制為75°C，反應(yīng)2h得到聚氨酯彈性體預(yù)聚體，待反應(yīng)完全后，真空脫氣30min，密封保存待用；
[0042]步驟6，將納米氫氧化鎂和甲基膦酸二甲酯混合后加入聚氨酯彈性體預(yù)聚體中，然后將溫度升至70°C后加入1，4- 丁二醇和二丁基二月桂酸錫，在劇烈攪拌下擴(kuò)鏈3min ;
[0043]步驟7，將步驟6得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中流延成膜，放置烘箱中在65°C固化7d，固化后的膜經(jīng)真空抽除殘余溶劑，在120°C下處理2.5h小時(shí)，得到耐熱性聚氨酯彈性體。
[0044]使用傅里葉紅外光譜儀檢測(cè)實(shí)施例1制備的聚氨酯彈性體的官能團(tuán)，確定其官能團(tuán)種類及產(chǎn)物，其檢測(cè)結(jié)果如圖1所示，圖1中顯示紅外譜線在3340cm 1和1530cm 1處均出現(xiàn)了明顯的N-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰，在1720cm 1附近均出現(xiàn)酯基(C = O)的特征吸收峰，在IllOcm1附近出現(xiàn)了 C-O-C的伸縮振動(dòng)峰，都是聚氨酯的典型吸收峰，表明生成了聚氨酯彈性體。使用熱重分析儀(TGA)對(duì)實(shí)施例1制備的聚氨酯彈性體進(jìn)行耐熱性能檢測(cè)；使用差示掃描量熱法(DSC)對(duì)實(shí)施例1制備的聚氨酯彈性體的熱性能及熱行為進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果如圖2和圖3所示，由圖2可知，起始分解溫度約為250°C，終止分解溫度約為600°C，在分解過(guò)程中，有三段式分解，分別對(duì)應(yīng)聚氨酯彈性體中的殘留小分子二元醇(BDO)，聚氨酯彈性體的硬段成分和軟段成分，由圖3可知，其中第三段分解的熱量變化最