[发明专利]一种二氧化碳共聚物多元醇为基础的聚氨酯材料及用途

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯材料材料，特别是涉及一种二氧化碳共聚物多元醇为基础的聚氨酯材料及其用途，属于聚氨酯鞋底材料领域。

背景技术

聚氨酯材料是一类性能优良的新型多功能高分子材料，在材料工业中占有十分重要的地位，是世界六大合成材料之一。聚氨酯微孔弹性体由于具有优异的耐磨性、耐撕裂性、耐冲击性、极好的回弹性以及轻便、穿着舒适等特点，已经越来越广泛的应用于鞋底材料，目前，全世界鞋业中聚氨酯材料已经占的了很大一部分，国内市场需求量也十分巨大，达到百万吨级水平。

通常聚氨酯鞋底有两种类型：聚酯型和聚醚型。聚酯型是以聚酯多元醇为主要原材料，通过和异氰酸酯反应制备，聚酯型鞋底具有优良的机械性能，如高强度、优良耐磨性、耐溶剂型等，但其十分容易发生水解，使得挠曲性能变差、鞋底龟裂、脱胶等，产品的使用寿命和应用领域受到限制。聚醚型是以聚醚多元醇为主要原材料，通过和异氰酸酯反应制备，聚醚型聚氨酯鞋底克服了聚酯型不耐水解的缺点，基本不发生水解，耐候性能好，然而聚醚型聚氨酯鞋底强度低、耐磨性能差，只能用于耐磨性能要求较低的场所。开发一种同时具有优良耐磨性和耐水解性能的新型聚氨酯鞋底具有十分重要的意义。

在小分子多元醇的引发下，二氧化碳和环氧丙烷可通过共聚制备二氧化碳共聚物多元醇，所得到的多元醇属于脂肪族聚碳酸酯多元醇，以其为原料制备的聚氨酯不仅具有优良的机械性能和耐磨性能，而且耐水解性能也十分优良，是一种集聚酯和聚醚优点的新型多元醇。ZL9909459、CN101633731、CN101024685A、CN101029128A等分别报道了该类二氧化碳共聚物多元醇的合成方法；CN1400229A则报道了基于该多元醇的聚氨酯泡沫塑料的合成，得到高碳酸酯基团含量的能够用于包装、隔音的聚氨酯半硬泡。CN1865311报道了一种基于二氧化碳环氧乙烷共聚物的聚氨酯弹性体的合成。目前有关该类材料的研究报道主要集中于涂料、粘合剂、泡沫塑料等方面，未见用于微孔弹性体鞋底方面的研究报道。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种二氧化碳共聚物多元醇为基础的聚氨酯材料。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚氨酯材料的用途。

本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现：

一种二氧化碳共聚物多元醇为基础的聚氨酯材料，其特征在于：它包括多元醇组份A和异氰酸组份B；

多元醇组分A是将二氧化碳聚合物多元醇与扩链剂、水、泡沫稳定剂、催化剂等按比例打入混合料罐，升温到40～60℃，并于此温度下搅拌混合0.2～1小时，脱除气泡制得，其中各组分的比例为按照重量比二氧化碳聚合物多元醇：扩链剂：水：泡沫稳定剂：催化剂=100:1～15:0.1～2:0.1～2:0.1～2；

异氰酸组分B是采用二氧化碳共聚物多元醇与小分子二醇、二异氰酸酯按照一定的比例，投入反应釜中，在搅拌下、0～120℃反应0.1～10小时制备得到，各组分的比例为按照重量比二氧化碳共聚物多元醇：二异氰酸酯：扩链剂=100:120～250:2～30，在0～120℃下异氰酸组分B的粘度为200～800mPa.s，同时保证异氰酸组分B的异氰酸根NCO的重量百分含量在17～24%。

再将多元醇组份A、异氰酸组分B温度控制在40～50℃，然后将两组分混合，混合后保证异氰酸酯指数在95～105的范围内（异氰酸酯指数是指异氰酸酯用量与混合体系中所有活泼氢完全反应所需要的异氰酸酯的用量的比值乘以100）；

所述的二氧化碳共聚物多元醇是二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成高碳酸酯基团的二氧化碳共聚物多元醇，所述的二氧化碳共聚物多元醇中，高碳酸酯基团的摩尔含量在0.25～0.50之间，最好在0.20～0.45之间，数均分子量在1000～8000之间，最好是1500～2500之间。

所述的扩链剂为乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、1,6-己二醇中的一种或几种的混合物。

所述的催化剂为胺类催化剂，包括N，N-二甲基环己胺、三乙基二胺、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺和三亚乙基二氨盐中的一种或几种的混合物。

所述引发剂为小分子二醇，包括乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、1,6-己二醇，聚乙二醇200，聚乙二醇400，聚丙二醇400，聚丙二醇700等中的一种或几种的混合物。