[发明专利]透明聚氨酯弹性体及制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种打印机用材料领域，尤其涉及聚醚型聚氨酯(氨基甲酸酯)弹性体材料和制备方法以及该种材料在打印机及其他电子照相设备中清洁刮刀的应用。

【背景技术】

参见图2，在打印机及其他电子照相设备工作过程中，为了反复使用电子照相感光体或转印等，通常会采用清洁刮刀来除去调色剂影像承载体上的调色剂。这种清洁刮刀由于需要长期处于压在硒鼓表面工作，清洁刮刀有如下基本要求：无色透明，较好的拉伸撕裂性能和较好耐磨性。使用聚氨酯做清洁刮刀，是由于聚氨酯具有较好的耐磨性。然而，具有较好拉伸撕裂性能的聚氨酯一般不透明。

聚氨酯是由软段与硬段构成的一种嵌段共聚型线性高分子化合物。由于硬段和软段热力学不相容，聚氨酯具有比较特殊的硬段和软段相分离的微相分离结构。软段赋予产品柔性、回弹性和挠曲性等性能，硬段赋予产品优异的机械性能和耐化学品性。聚氨酯弹性体的力学性能取决于聚氨酯弹性体是否发生微相分离和微相分离的程度。然而，根据高聚物结构理论，只有无规非晶聚合物才有可能透明。要想制得打印机清洁刮刀所要求的透明产品，必须破坏聚氨酯弹性体的结晶性。也就是说，聚氨酯的高机械性能和透明性具有一定的矛盾。

目前，对聚氨酯弹性体聚集态结构与性能关系的基础理论研究工作多侧重于非透明体系，而对透明聚氨酯弹性体，涉及的是光学要求领域，性能要求较高，其合成、理论研究方面报道的较少，聚集态结构与性能的基础理论研究工作比较薄弱，研究深度和宽度还远远不够。

中国专利局公开的文献中，CN1919890A报道了使用聚四氢呋喃和多异氰酸酯制备出拉伸强度、断裂伸长率和定伸强度均较好的聚氨酯弹性体。该方法可以制备出性能较好的聚氨酯弹性体，但其不能满足光学性能——产品为不透明聚氨酯弹性体。中国专利CN 1152900C报道了可使用芳族二异氰酸酯与多元醇反应得到非粘稠的异氰酸酯终端预聚物，然后再与脂族二异氰酸酯反应，制得同时含有芳族和脂族的异氰酸酯，然后使用该预聚体和小分子扩链剂反应取得制品。其制品具有较高的硬度和较好的回弹性，但同时不能满足拉伸、撕裂、回弹、定伸等力学性能要求。

还有一些采用聚酯型多羟基化合物、己内酯基二醇和聚碳酸酯二醇或BDO制备聚氨酯清洁刮刀的报道，其具有较好的温度依存性和较好的耐磨性或硬度。然而，上述资料中所合成的打印机清洁刮刀只能满足力学性能，或者在满足光学性能的条件下满足个别力学性能，不能在满足光学性能的条件下同时满足高透明、高冲击回弹、高拉伸强度、高撕裂强度和低回弹温度依存性等力学性能。

【发明内容】

本发明所要解决的问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种聚氨酯弹性体，其具有良好力学和光学性能，且满足打印机以及其他电子照相设备使用要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种透明聚氨酯弹性体，包含下述重量百分比的组分：60～90％的结构对称的氰酸酯预聚体：由30～60％异氰酸酯或其衍生物和40～70％多元醇聚合物反应而成；

10～40％的扩链剂：由20～70％多元醇聚合物和30～80％小分子二醇类扩链剂混合而成。

本发明还提供了一种制备上述所述的透明聚氨酯弹性体的方法，包括以下步骤：

(1)制备异氰酸酯预聚体：

向反应釜中依次加入计量的二苯基甲烷二异氰酸酯和聚四氢呋喃多元醇，搅拌均匀，加热得到异氰酸酯预聚体；

(2)多元醇聚合物的制备：

将称量好的聚四氢呋喃多元醇、小分子二醇类扩链剂依次加入反应釜中，在设定转速5条件下搅拌，在一定温度和压力下，脱水反应，得到多元醇聚合物；

(3)透明聚氨酯弹性体的制备：

将步骤(1)和步骤(2)制备的异氰酸酯预聚体和多元醇聚合物搅拌均匀，脱泡，然后进入模具浇铸、冷却，得到透明、硬度为65～85Askef A、拉伸强度大于30MPa、断裂生产率大于400％、撕裂强度大于50kN/m、室温冲击回弹率大于50％、回弹性温度依存性小于30％、定伸永久变形小于3％的透明聚氨酯弹性体材料。

本发明还提供了上述所述的聚氨酯弹性体在打印机以及其他电子照相设备中的应用。与现有技术相比，本发明聚氨酯弹性体具有以下特点：