一種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用。所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，包含以下組分：100質(zhì)量份聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、5?100質(zhì)量份有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、1?40質(zhì)量份聚酯多元醇、0.5?15質(zhì)量份有機(jī)蒙脫土、0?5質(zhì)量份擴(kuò)鏈劑、0.1?2質(zhì)量份消泡劑、2?15質(zhì)量份固化劑。本發(fā)明通過采用蒙脫土和有機(jī)硅共同改性聚氨酯，可用蒙脫土和有機(jī)硅的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)聚氨酯性能上的不足，從而使聚氨酯在保持原有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加優(yōu)異的表面性能、耐熱性和良好的力學(xué)性能。
【專利說明】一種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體及其制備 方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯 彈性體及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯彈性體的模量一般介于橡膠和塑料之間，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的生 物相容性、耐磨性和耐疲勞性，并且性能可調(diào)、易加工，因此在市場(chǎng)上得到廣泛使用。但由于 其存在不耐高溫、表面性能欠佳等缺點(diǎn)，使其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。為克服聚氨酯的 上述缺點(diǎn)，常用具有低表面能、耐高溫、疏水性好的有機(jī)硅對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性。改性方法包 括物理改性和化學(xué)改性，化學(xué)改性法主要分為嵌段共聚改性法、接枝共聚改性法、互穿網(wǎng)絡(luò) 聚合改性法等。其中，采用接枝共聚改性，可實(shí)現(xiàn)添加少量有機(jī)硅而改善聚氨酯的疏水性、 耐熱性等性能。雖然有機(jī)硅可提高聚氨酯的多種性能，但其通常會(huì)降低材料的力學(xué)性能。為 克服這個(gè)缺點(diǎn)，可采用無機(jī)納米材料--蒙脫土對(duì)聚氨酯進(jìn)行復(fù)合改性。蒙脫土是一種典 型的2:1型層狀硅酸鹽，由約Inm厚的硅酸鹽片層組成，與聚合物復(fù)合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)納米形式 分散，在聚合物基體中起到物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，從而使材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能得到顯 著提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種蒙脫土改性有機(jī)硅接 枝聚酯型聚氨酯彈性體。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體的 制備方法。
[0005] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體的 應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，包含以下組分：100質(zhì)量份聚 酯型聚氨酯預(yù)聚體、5?100質(zhì)量份有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、1?40質(zhì)量份聚酯多 元醇、0. 5?15質(zhì)量份有機(jī)蒙脫土、0?5質(zhì)量份擴(kuò)鏈劑、0. 1?2質(zhì)量份消泡劑、2?15質(zhì) 量份固化劑；
[0008] 所述的聚酯多元醇為平均官能度等于或大于3且平均分子量為400?6000的己 二酸系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸 二酸系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸 酯多元醇、順酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、對(duì)苯聚酯多元醇和無規(guī)聚酯多元醇中的至少 一種；
[0009] 所述的聚酯多元醇優(yōu)選為平均官能度等于或大于3且平均分子量為400?6000 的己二酸系聚酯多元醇和聚己內(nèi)酯多元醇中的至少一種；
[0010] 所述的擴(kuò)鏈劑為1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇、環(huán)己二醇、對(duì)苯二甲酸二 羥乙酯和三羥甲基丙烷單烯丙基醚中的至少一種；
[0011] 所述的擴(kuò)鏈劑優(yōu)選為1，4- 丁二醇；
[0012] 所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑和礦物油類消泡劑中的一種；
[0013] 所述的消泡劑優(yōu)選為有機(jī)硅消泡劑；
[0014] 所述的固化劑為二甲硫基甲苯二胺（DMTDA，Ethacure300)、3, 3 ^ -二 氯-4, 4 '-二氨基二苯基甲烷（MOCA)、二乙基甲苯二胺（DETDA, EthacurelOO)、3, 5-二氨 基-4-氯苯乙酸異丙酯（CuA-60)和4, 4 ^ -亞甲基雙（2, 6-二乙基-3-氯苯胺）（MCDEA) 中的一種；
[0015] 所述的固化劑優(yōu)選為二甲硫基甲苯二胺（DMTDA，Ethacure300);
[0016] 所述的聚酯型聚氨酯預(yù)聚體的制備方法，包含如下步驟：
[0017] 將7?80質(zhì)量份多異氰酸酯和100質(zhì)量份聚酯多元醇混合，在75°C?90°C和氮 氣保護(hù)下攪拌反應(yīng)3?10h，得到聚酯型聚氨酯預(yù)聚體；
[0018] 所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯（TDI)、二苯基甲烷_4,4' -二異氰酸酯 (MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯（HDI)、對(duì)苯二異氰酸酯（Proi)、 苯二亞甲基二異氰酸酯（乂01)、1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯（0101)、萘-1，5-二異氰酸酯（冊(cè)1) 和多苯基甲烷多異氰酸酯（PAPI)中的一種；
[0019] 所述的多異氰酸酯優(yōu)選為甲苯二異氰酸酯（TDI)和異佛爾酮二異氰酸酯（Iroi) 中的一種；
[0020] 所述的聚酯多元醇為平均官能度等于或大于2且平均分子量為400?6000的己 二酸系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸 二酸系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸 酯多元醇、順酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、對(duì)苯聚酯多元醇、無規(guī)共聚酯多元醇中的至 少一種；
[0021] 所述的聚酯多元醇優(yōu)選為平均官能度等于或大于2且平均分子量為400?6000 的己二酸系聚酯多元醇和聚己內(nèi)酯多元醇中的至少一種；
[0022] 所述的有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體，其結(jié)構(gòu)式為式1和式2中的一種；
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于包含以下組分：100 質(zhì)量份聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、5?100質(zhì)量份有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、1?40質(zhì)量 份聚酯多元醇、〇. 5?15質(zhì)量份有機(jī)蒙脫土、0?5質(zhì)量份擴(kuò)鏈劑、0. 1?2質(zhì)量份消泡劑、 2?15質(zhì)量份固化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的聚酯多元醇為平均官能度等于或大于3且平均分子量為400?6000的己二 酸系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二 酸系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯 多元醇、順酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、對(duì)苯聚酯多元醇和無規(guī)聚酯多元醇中的至少一 種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的擴(kuò)鏈劑為1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、己二醇、環(huán)己二醇、對(duì)苯二甲酸二羥乙 酯和三羥甲基丙烷單烯丙基醚中的至少一種； 所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑和礦物油類消泡劑中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的固化劑為二甲硫基甲苯二胺、3, 3'-二氯_4,4'-二氨基二苯基甲烷、二乙 基甲苯二胺、3, 5-二氨基-4-氯苯乙酸異丙酯和4, 4'-亞甲基雙（2, 6-二乙基-3-氯苯 胺）中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的聚酯型聚氨酯預(yù)聚體的制備方法，包含如下步驟： 將7?80質(zhì)量份多異氰酸酯和100質(zhì)量份聚酯多元醇混合，在75°C?90°C和氮?dú)獗?護(hù)下攪拌反應(yīng)3?10h，得到聚酯型聚氨酯預(yù)聚體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4, 4' -二異氰酸酯、異佛爾酮二異 氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、1，4-環(huán)己烷二異 氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯和多苯基甲烷多異氰酸酯中的一種； 所述的聚酯多元醇為平均官能度等于或大于2且平均分子量為400?6000的己二酸 系聚酯多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二酸 系聚酯多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多 元醇、順酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、對(duì)苯聚酯多元醇、無規(guī)共聚酯多元醇中的至少一 種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體，其結(jié)構(gòu)式為式1和式2中的一種；
中的一種； 所述的R2和R4為聚酯多元醇分子鏈； 所述的R3為
其中R為烴基或芳基，m = 4?650, η = 0?3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體的制備方法，包含如下步驟： 將100質(zhì)量份聚酯多元醇與12. 5?53質(zhì)量份二異氰酸酯混合，在75°C?90°C和氮?dú)?保護(hù)下攪拌反應(yīng)3?7h后，加入4?30質(zhì)量份單端羥基聚硅氧烷和0. 1?0. 5質(zhì)量份有 機(jī)金屬催化劑，85°C?95°C攪拌反應(yīng)3?8h，得到有機(jī)娃接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚體； 所述的聚酯多元醇為平均官能度大于3且平均分子量為400?6000的己二酸系聚酯 多元醇、庚二酸系聚酯多元醇、辛二酸系聚酯多元醇、戊二酸系聚酯多元醇、癸二酸系聚酯 多元醇、乙二酸系聚酯多元醇、丁二酸系聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、順 酐聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、對(duì)苯聚酯多元醇和無規(guī)聚酯多元醇中的一種； 所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4, 4' -二異氰酸酯、異佛爾酮二異 氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、1，4-環(huán)己烷二異 氰酸酯和萘-1，5-二異氰酸酯中的一種； 所述的單端羥基聚硅氧烷為平均分子量為500?50000的單端羥烴基封端聚二甲基硅 氧烷和單端硅羥基封端聚二甲基硅氧烷中的一種； 所述的有機(jī)金屬催化劑為有機(jī)錫催化劑和有機(jī)鋅催化劑中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體，其特征在于： 所述的有機(jī)蒙脫土的制備方法，包含如下步驟： 將10質(zhì)量份離子交換容量為50?150mm〇l/100g鈉基蒙脫土加入200質(zhì)量份去離子 水中，攪拌均勻，得到鈉基蒙脫土和水的混合體系；將2?10質(zhì)量份陽離子交換劑溶解在 20?100質(zhì)量份無水乙醇中，然后加入上述鈉基蒙脫土和水的混合體系中，于20?90°C下 攪拌4?20h后抽濾，濾餅用去離子水洗，直至濾液用AgNO 3溶液檢測(cè)無沉淀，然后將濾餅 于60?120°C真空干燥至恒重，研磨成粉末，過325?1250目篩，得到有機(jī)蒙脫土； 所述的陽離子交換劑為含12?18碳的碳鏈的伯胺鹽酸鹽、含12?18碳的碳鏈的仲 胺鹽酸鹽、含12?18碳的碳鏈的叔胺鹽酸鹽和含12?18碳的碳鏈的季銨鹽中的一種。
10. 權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述的蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體的制備 方法，其特征在于包含以下步驟： (1) 將100質(zhì)量份聚酯型聚氨酯預(yù)聚體、5?100質(zhì)量份有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯預(yù)聚 體、1?40質(zhì)量份聚酯多元醇、0. 5?15質(zhì)量份有機(jī)蒙脫土、0?5質(zhì)量份擴(kuò)鏈劑、0. 1?2 質(zhì)量份消泡劑混合，攪拌〇. 5?2h后，研磨均勻； (2) 在步驟（1)的混合體系中再加入2?15質(zhì)量份固化劑，混合均勻后澆注在模具中， 然后80?100°C下固化10?20h，得到蒙脫土改性有機(jī)硅接枝聚酯型聚氨酯彈性體。
【文檔編號(hào)】C08G18/32GK104211897SQ201410428857
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】劉偉區(qū), 夏侯國(guó)論 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司南雄材料生產(chǎn)基地, 中科院廣州化學(xué)有限公司