一种扩链剂及其在聚氨酯弹性体中的应用的制作方法

1.本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及一种扩链剂及其在聚氨酯弹性体中的应用。


背景技术：

2.聚氨酯弹性体简称tpu，是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物，因其优异的耐磨性能、机械性能和回弹性能，成为了发展最为迅速的高分子材料之一。有机硅因其分子链中的的si-o-si键具有较大的内聚能而具有耐高温，耐水解等优良的性能，且该链属于柔性链，具有低温柔顺性好、表面张力低、生物相容性好等优点，用它对聚氨酯预聚体进行物理或化学的改性，可以提高胶粘剂的综合性能。
3.近年来关于有机硅改性聚氨酯的报道有很多，有机硅的添加方式通常分为物理共混和共聚改性两类。将有机硅助剂通过物理共混的方式添加到聚氨酯树脂中，由于有机硅与聚氨酯的相容性较差，简单的物理混合会导致有机硅析出，稳定性相对较差。共聚改性通常是通过端羟基或端氨基的硅氧烷进行改性。申请号为2020109386421的专利中公开了一种有机硅改性水性聚氨酯防水涂层及其制备方法，其首先将多元醇与异氰酸酯和催化剂进行预聚反应得到第一预聚物，然后依次加入扩链剂和中和剂反应得到水性聚氨酯预聚体，再将水性聚氨酯预聚体与kh-550混合改性，经乳化与助剂混合得到有机硅改性水性聚氨酯防水涂料，上述方法所制得的聚氨酯防水涂料其疏水性能并不理想，且雾度较高，导致其应用具有一定的局限性。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种聚氨酯弹性体及其制备方法。
5.一种扩链剂，所述扩链剂包括占扩链剂以下质量百分比的组分：3-16％的含双羟基或双巯基的噻吩、1-8％的端羟基有机硅，其余为小分子多元醇扩链剂和/或小分子醇胺类扩链剂，所述端羟基有机硅采用两端带有羟基的聚醚-聚硅氧烷共聚物。
6.优选的，含双羟基或双巯基的噻吩为2，5-二羟基-1，4-二噻烷或2，5-二甲基巯基-1， 4-二噻烷。
7.优选的，所述小分子多元醇扩链剂为下列化合物中的至少一种：乙二醇、二乙二醇、1， 2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇。
8.优选的，所述小分子醇胺类扩链剂为下列化合物中的至少一种：乙醇胺、二乙醇胺。
9.一种扩链剂在聚氨酯弹性体中的应用。
10.优选的，采用如下方法：将低聚物多元醇脱水后与二异氰酸酯混合反应，得到nco含量为3.0-9.0％的预聚体；向预聚体中加入所述扩链剂、催化剂后进行混合制得聚氨酯弹性体，所述预聚体与所述扩链剂的质量比为100：(12-18)。
11.优选的，所述二异氰酸酯为下列化合物中的至少一种：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮
二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯。
12.优选的，所述低聚物多元醇为官能度为2，数均分子量为500-4000的聚酯多元醇中的至少一种。
13.优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁锡、辛酸亚锡中的至少一种。
14.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
15.将含双羟基或双巯基的噻吩和端羟基有机硅的扩链剂应用于聚氨酯弹性体领域，以端羟基有机硅和含双羟基或双巯基的噻吩替代一部分常规扩链剂，通过端羟基有机硅和含双羟基或双巯基的噻吩的协同作用，制备得到的聚氨酯弹性体具有良好的疏水性和优异的力学性能，同时保持了较好的低雾度。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
17.原料来源：
18.pe-4005聚己二酸聚酯二元醇，数均分子量500，来自山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
19.pe-2320聚己二酸聚酯二元醇，数均分子量2000，来自山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
20.pe-4040聚己二酸聚酯二元醇，数均分子量4000，来自山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
21.pcl-1000聚己内酯二醇，数均分子量1000，来自山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
22.pcl-2000聚己内酯二醇，数均分子量2000，来自山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
23.甲苯二异氰酸酯，牌号wannate tdi-80，购自万华化学；
24.异佛尔酮二异氰酸酯，牌号wannateipdi，购自万华化学；
25.六亚甲基二异氰酸酯，牌号wannatehdi，购自万华化学；
26.二环己基甲烷二异氰酸酯，牌号wannatehmdi，购自万华化学；
27.聚二甲基硅氧烷购自上海泰格聚合物技术有限公司，其牌号为tech-2187。
28.其他均为市售工业级。
29.实施例1
30.首先将80克pe-4005聚己二酸聚酯二元醇在温度100℃，真空度0.095mpa下脱水至含水率为0.03％，然后与10克甲苯二异氰酸酯在80℃下反应3小时，得到nco含量为3.0％的预聚体；然后将1g二月桂酸二丁锡、预聚体100克和扩链剂12克，在80℃下混合，浇筑入温度为120℃的模具中，40min后开模，硫化制得聚氨酯弹性体，其中扩链剂包括：10％的2，5-二羟基-1，4-二噻烷、5％的聚二甲基硅氧烷、其余为乙二醇。
31.实施例2
32.首先将65克pe-2320聚己二酸聚酯二元醇在温度100℃，真空度0.095mpa下脱水至含水率为0.03％，然后与25克甲苯二异氰酸酯在80℃下反应3小时，得到nco含量为9.0％的预聚体；然后将1g二月桂酸二丁锡、预聚体100克和扩链剂15克，在80℃下混合，浇筑入温度为120℃的模具中，40min后开模硫化，制得聚氨酯弹性体，其中扩链剂包括：16％的2，5-二羟基-1，4-二噻烷、1％的聚二甲基硅氧烷、其余为1，2-丙二醇。
33.实施例3
34.首先将90克pe-4040聚己二酸聚酯二元醇在温度100℃，真空度0.095mpa下脱水至含水率为0.03％，然后与18克异佛尔酮二异氰酸酯在80℃下反应3小时，得到nco含量为6.0％的预聚体；然后将1g辛酸亚锡、预聚体100克和扩链剂18克，在80℃下混合，浇筑入温度为120℃的模具中，60min后开模硫化，制得聚氨酯弹性体，其中扩链剂包括：3％的2，5-二甲基巯基-1，4-二噻烷、8％的聚二甲基硅氧烷、其余为二乙醇胺。
35.实施例4
36.首先将80克pcl-2000聚己内酯二醇在温度100℃，真空度0.095mpa下脱水至含水率为 0.03％，然后与15克六亚甲基二异氰酸酯在80℃下反应3小时，得到nco含量为5.0％的预聚体；然后将1g二月桂酸二丁锡、预聚体100克和扩链剂14克，在80℃下混合，浇筑入温度为120℃的模具中，40min后开模硫化，制得聚氨酯弹性体，其中扩链剂包括：9％的2， 5-二羟基-1，4-二噻烷、7％的聚二甲基硅氧烷、其余为1，6-己二醇。
37.实施例5
38.首先将80克pcl-1000聚己内酯二醇在温度100℃，真空度0.095mpa下脱水至含水率为 0.03％，然后与10克二环己基甲烷二异氰酸酯在80℃下反应3小时，得到nco含量为3.0％的预聚体；然后将1g二月桂酸二丁锡、预聚体100克和扩链剂12克，在80℃下混合，浇筑入温度为120℃的模具中，60min后开模硫化，制得聚氨酯弹性体，其中扩链剂包括：3％的 2，5-二甲基巯基-1，4-二噻烷、5％的聚二甲基硅氧烷、其余为新戊二醇。
39.实施例6
40.本实施例与实施例1的不同之处在于：扩链剂包括：10％的2，5-二羟基-1，4-二噻烷，其余为乙二醇。
41.实施例7
42.本实施例与实施例1的不同之处在于：扩链剂包括：5％的聚二甲基硅氧烷d-1000，其余为乙二醇。
43.实施例8
44.本实施例与实施例1的不同之处在于：扩链剂为乙二醇。
45.将实施例1-8所得的聚氨酯弹性体进行性能检测，检测结果见表1。其中，硬度参照gb/ t2411标准进行测试；拉伸强度和断裂伸长率的测定参照gb/t16777-2008标准；接触角的测定参照gb/t30447-2013标准进行检测；雾度的测试使用wgw光电雾度计按照 gb/t2410-2008标准进行。
46.表1实施例1-8性能检测结果
[0047][0048]
与实施例1-5相比，实施例6的疏水性明显降低，说明端羟基有机硅的加入可以提高聚氨酯弹性体的疏水性。与实施例1-5相比，实施例7的雾度较高，说明含双羟基或双巯基的噻吩，可以提高聚氨酯材料的透明度，使材料具有低雾度。
[0049]
实施例8的疏水性较实施例6和实施例7降低，且实施例8的雾度较实施例6和实施例 7最高，说明端羟基有机硅与含双羟基或双巯基的噻吩具有协同作用，二者相互配合可以进一步提高聚氨酯材料的疏水性。
[0050]
以上具体实施方式仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。