[发明专利]一种热塑性溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性溶聚丁苯橡胶‑聚氨酯弹性体材料及制备方法。弹性体材料是由以下物质聚合而得：软段和硬段，二者的质量比为100:(20‑90)；软段为采用阴离子聚合制备的羟基封端溶聚丁苯橡胶；硬段包括异氰酸酯、小分子多元醇扩链剂；软段与小分子多元醇扩链剂的质量比为100：(6‑15)；软段与异氰酸酯的质量比为100：(20‑70)。本发明的弹性体材料在传统热塑性聚氨酯弹性体合成的基础上，引入羟基封端的溶聚丁苯橡胶作为软段，在保持聚氨酯弹性体材料本身环境友好、高耐磨、耐油、耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能，调节了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度，综合使用性能优异。

技术领域

本发明涉及高分子合成技术领域，进一步地说，是涉及一种热塑性溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法。

背景技术

轮胎工业是既具有悠久历史而又谱写着现代文明的产业。自l855年充气轮胎发明以来，经过数次技术上和理论上的重大变革，如今轮胎制造技术日臻完善，其制品广泛应用于交通运输等诸多领域。汽车工业和高速公路的飞速发展使轮胎成为产量最大、技术水平最高的高分子制品之一。然而，日趋严重的能源消耗、安全事故的增加以及因使用寿命短而产生大量的轮胎固体废弃物等社会发展和环境问题，对轮胎提出了更高的技术要求。轮胎的能耗与滚动阻力相关，安全性与抗湿滑性能相关，使用寿命与磨耗性能相关，这三者成为“魔鬼三角”，在现有材料和工艺条件下无法达到三者的平衡，因此必须开发新的材料。

不同于高结晶度或玻璃化温度较高的塑料，橡胶材料的自由体积大、分子间作用力小、玻璃化转变温度低和具有无定形的高弹态，因此绝大多数的橡胶不经过填料增强是无法应用的。炭黑作为传统的增强填料已经有100多年的应用历史，由于具有原生的纳米尺寸，炭黑能够明显的提高橡胶材料的物理机械性能、耐磨耗性能和耐疲劳性能，但是炭黑与橡胶间以强物理作用为主，虽然纳米增强效果好、轮胎耐磨性高，但是炭黑颗粒与橡胶分子间有摩擦，炭黑颗粒与颗粒间也有摩擦，因此材料的动态损耗大、生热高，轮胎油耗大。白炭黑由于能够用于制备“绿色轮胎”而被熟知，这是由于白炭黑表面存在大量硅羟基，表面化学改性效果好，能够与橡胶形成较强的化学键，制备的轮胎滚动阻力明显降低，但是白炭黑的纳米粒子尺寸较小，聚集体的视密度较低，加之橡胶的黏度较高，因而不易被混入，易飞扬，混炼加工能耗高；同时，白炭黑硅羟基的有机改性必须经过高温(140-160℃)混炼一定的时间，温度太低起不到改性效果，温度太高橡胶高分子链可能热降解，因此此过程对加工设备的性能参数要求非常高，加工成本高，并且白炭黑制备的轮胎的耐磨耗性能较差，基于以上原因，限制了其大规模地应用。

聚氨酯弹性体材料与传统橡胶材料相比，具有更优异的耐磨性能、较高的抗撕裂强度和伸长率、硬度范围宽、滚动阻力低、负重容量非常大、以及它的吸振和减震效果好等特点，特别是热塑性聚氨酯弹性体具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性等优良机械性能，又具有耐油、耐溶剂和耐一般化学品等优点，无需添加炭黑和芳烃油，可重复加工，成为制造自行车轮胎的理想材料。同时，当传统轮胎材料使用寿命到期后，回收废旧材料是很大的问题，对环境的破坏不言而喻，这与目前的环保政策大相径庭，热塑性聚氨酯弹性体可回收、易降解，不会对环境造成太多的负担，可以从根本上解决这个问题。传统材料的自行车轮胎生产工序较多，一般需要通过塑化——混炼——加工内胎、胎面、帘布等胚胎配件——胚胎成型——胚胎硫化等一系列工序才能生产出自行车轮胎成品。而采用热塑性聚氨酯弹性体为原材料，只需开好模具，将热塑性弹性体直接一步注射成型为所设计要求的自行车轮胎产品。

但是，目前聚氨酯自行车轮胎的生产尚存在需要解决的技术难题，如抗湿滑性差等。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种热塑性溶聚丁苯橡胶-聚氨酯弹性体材料及制备方法。本发明的弹性体材料在传统热塑性聚氨酯弹性体合成的基础上，引入羟基封端的溶聚丁苯橡胶作为软段，在保持热塑性聚氨酯弹性体材料本身环境友好、高耐磨、耐油、耐化学品、低滚动阻力优点的基础上，结合溶聚丁苯橡胶优良的耐屈挠性和优异的动态力学性能，调节了聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度。