[发明专利]一种聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备方法，具体涉及一种端基含烯类双键的聚氨酯预聚体大单体与含双键的苯乙烯单体，在紫外光和光敏剂作用下进行自由基共聚合形成聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备方法。

技术背景

由于合成聚氨酯材料的原料、工艺和配方的多样性，因而其性能范围较宽，硬度变化范围广，并兼具塑料和橡胶的特性，另因其软段和硬段的热力学不相容性导致的微相分离结构，使材料具有卓越的性能而被广泛应用于众多领域。传统聚氨酯材料的合成软链段主要由聚醚或聚酯多元醇链段提供，硬链段主要由异氰酸酯基和含苯环的胺类扩链剂反应后提供，在操作过程中由于预聚物与扩链剂混合后固化反应速度快，固化聚合温度高，导致操作时间短，操作不易进行，还需不断用溶剂冲洗混合料仓，因此在合成过程中存在许多不便之处，且通常固化方式为热固化，消耗能源较多，成本相对较高。

葛曷一(玻璃钢/复合材料，2004(1) :21-24)研究了甲基丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体形成活性端基聚氨酯，用于与不饱和聚酯树脂中的双键作用改性不饱和聚酯树脂，提高不饱和聚酯树脂的韧性。

朱国全(山东化工，2002,31(2):4-7)以聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟丙酯为原料合成聚氨酯，再加入二乙烯苯、苯乙烯、偶氮二异丁腈加热反应最终形成聚氨酯/苯乙烯互穿网络膜，用于水/乙醇溶液的分离。

仇学群(涂料工业，2005,35(1):20-23)合成了以带不饱和端基的聚氨酯预聚体与丙烯腈共聚合成主链为聚丙烯腈，支链为聚氨酯的接枝共聚物。首先采用二苯基甲烷二异氰酸酯与甲基丙烯酸羟乙酯反应，然后在加入聚乙二醇与剩余异氰酸酯基团反应，最终得到的聚丙烯腈/聚氨酯共聚物乳液，用作涂料时性能兼具两种聚合物的优异性能。

孙卫红(功能高分子学报，2011,24 (3):303-307) 制备了丙烯酸-β-羟乙酯封端的聚氨酯大分子单体，采用正庚烷作致孔剂，用悬浮聚合法合成了聚氨酯-苯乙烯及聚氨酯-苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯-二乙烯基苯交联共聚物大孔树脂颗粒，水声吸声性能良好，较聚氨酯-环氧树脂体系性能有所提高。

发明内容

针对上述现有技术，在常规聚氨酯弹性体制备过程中存在固化操作时间短，加工成型温度高以及热固化消耗能源和溶剂等问题，本发明提供一种聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备方法。

本发明所提供的一种聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备方法，其所述制备方法按质量份数计，投料量及步骤如下：

（1）封端聚氨酯预聚体合成

按质量份将100份聚醚多元醇加入反应器中，在120℃下，保持真空度0.08～0.09 MPa时脱水2.5 h；然后降温至50℃，加入18.5～52.0份二异氰酸酯，再升温至80℃保温反应2.5 h；控制游离-NCO%质量含量为4.0％～6.0%时，向反应器中滴加15.40～28.20份烯类封端剂和0.50～0.63份催化剂的混合物，再于70～80℃下保温反应2.5～3.5 h；然后在0.8～0.9 MPa真空度下脱泡0.5 h，得到含烯类双键的封端聚氨酯预聚体；

（2）聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料的制备

取100份含双键的封端聚氨酯预聚体、30～60份苯乙烯单体和0.18～0.36份光敏引发剂，搅拌均匀后倒入模具中，放置到功率为40 W，光照强度为0.45 W /cm²的紫外灯5~15℃下，光照3～4h，进行自由基共聚合反应，得到聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料。

进一步地，所述制备方法按质量份数计，其投料量优选如下：

（1）封端聚氨酯预聚体合成

按质量将100份聚醚多元醇N210加入反应器中，在120℃，真空度为0.08～0.09 MPa时脱水2 h；然后降温至50℃时加入34.1份TDI-80型甲苯二异氰酸酯，再升温至80℃保温反应2 .5h；控制游离-NCO%质量含量为6.0%，向反应器中滴加26.15份甲基丙烯酸羟乙酯和0.56份二月桂酸二丁基锡混合物，70℃下保温反应3.5 h；最后保持真空度0.8～0.9 MPa时脱泡0.5h，得到烯类双键含量为0.125mol /100g的封端聚氨酯预聚体；

（2）聚氨酯/苯乙烯弹性体复合材料制备