[发明专利]一种面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体，由脂肪族或脂环族二异氰酸酯、氢化端羟基聚丁二烯、二官能度仲胺化合物三类单体合成。本发明选用二官能度仲胺化合物作为扩链剂，生成的脲基具有较强的氢键结合能和化学键能，使硬段相堆砌致密，提升硬段相抵抗高温、氧气、紫外线的能力；选用氢化端羟基聚丁二烯为软段链，该聚烯烃主链具有优异的疏水、气体阻隔特性以及抗水解和热氧老化能力，能阻隔氧气、水蒸气、水溶性离子、腐蚀性气体进入弹性体内部，赋予弹性体优异的耐腐蚀和耐候性能。本发明的聚氨酯弹性体不易受氧气、紫外线等因素刺激产生黄变、性能劣化现象，具有优异的耐腐蚀和耐候性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体。

背景技术

聚氨酯是一类由低聚物多元醇(软段)、多异氰酸酯和扩链剂(硬段)通过加成聚合而成的具有重复氨基甲酸酯单元的嵌段共聚物，可制成泡沫、塑料、弹性体、黏合剂等多种产品，其中，聚氨酯弹性体是一种模量介于橡胶和塑料之间的特种材料，聚氨酯弹性体大分子链上由于含有极性基团(如酯基、醚基、氨基甲酸酯基等)而具有很强的分子间作用力和氢键，使其具有优异的性能，用途广泛。

聚氨酯弹性体分为外援型自修复聚氨酯弹性体和本征型自修复聚氨酯弹性体，其中，本征型自修复聚氨酯弹性体是柔性可穿戴电子设备重要的载体材料，而柔性电子设备要求载体材料具有超高的耐久性和柔韧性，功能的高效修复性则要求载体材料具有优异的自修复能力，因此，兼顾力学强度与高效自修复能力对推动实际应用至关重要。

聚氨酯的自修复能力源于硬相中的动态共价键和非共价键的可逆结合，力学强度强烈地依赖于硬段区域的链段运动，两种性能对链段运动的依赖具有显著的竞争性，因此，同步提升自修复效率和力学强度具有挑战性。动态共价键可构建高效的自修复能力，却无法避免多次修复、长期耐受高温情况下的修复效率降低、透明性降低等问题。目前大量科研工作者探索出基于动态非共价键的高效自修复弹性体，但是力学强度仍处于较低水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体，通过本发明制备出的热塑性聚氨酯弹性体具有长效耐腐蚀、耐候特性。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体，由脂肪族或脂环族二异氰酸酯、氢化端羟基聚丁二烯、二官能度仲胺化合物三类单体合成。

优选地，所述脂肪族或脂环族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、环己烷-1,4-二异氰酸酯(CHDI)中、二聚酸二异氰酸酯(DDI)中的一种或多种混合物。

优选地，所述氢化端羟基聚丁二烯的官能度为2.0，数均分子量为800～5000g/mol。

优选地，所述二官能度仲胺化合物为N,N'-二甲基-1,3-丙二胺、咪唑啉、1,3-二(4-哌啶基)丙烷、哌嗪、2,6-二甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、反式-2,5-二甲基哌嗪中的一种或多种混合物。

优选地，所述面向表面防护应用的耐腐蚀、耐候聚氨酯弹性体的合成包括以下两个步骤：

步骤(1)：合成预聚体，按照设定R值(异氰酸根与羟基的摩尔比)，先投入1当量的氢化端羟基聚丁二烯，减压除水后投入R当量的脂肪族或脂环族二异氰酸酯单体，在60～80℃且高纯氮保护下反应1～2小时，加入常用催化剂(二月桂酸二丁基锡)继续反应1～2小时，得到预聚体；

步骤(2)：扩链，将(R-1)当量的二官能度仲胺化合物投入，加入稀释剂(氯仿、二氧六环或甲苯)调节黏度，在60～80℃且高纯氮保护下反应4～12小时，除稀释剂得到聚氨酯弹性体。