本技術(shù)涉及高分子材料領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯彈性體，以其卓越的彈性、耐磨性、耐撕裂性和出色的可加工性，在眾多領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色，從日常生活的鞋類制造、家具裝飾，到工業(yè)領(lǐng)域的密封件、減震材料，再到高端的航空航天、汽車制造，聚氨酯彈性體的應(yīng)用無處不在，然而，盡管其應(yīng)用范圍廣泛，傳統(tǒng)聚氨酯彈性體在強(qiáng)度、耐熱性和耐化學(xué)品性等方面仍存在明顯的局限性。

2、在強(qiáng)度方面，傳統(tǒng)聚氨酯彈性體在承受高負(fù)荷或長期應(yīng)力作用下，容易發(fā)生形變或斷裂，限制了其在重載或高強(qiáng)度要求場合的應(yīng)用；耐熱性方面，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，聚氨酯彈性體的分子鏈運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致材料軟化，力學(xué)性能下降，無法滿足高溫環(huán)境下的使用需求；此外，面對(duì)酸、堿、有機(jī)溶劑等化學(xué)品的侵蝕，傳統(tǒng)聚氨酯彈性體的耐化學(xué)品性也顯得力不從心，容易導(dǎo)致材料老化、性能衰退。

3、特別是在極端環(huán)境下，如高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)等惡劣條件，傳統(tǒng)聚氨酯彈性體的性能往往無法達(dá)到特定領(lǐng)域的要求，這嚴(yán)重制約了其應(yīng)用范圍的拓展。

4、因此，如何制備一種新的聚氨酯彈性體，使其同時(shí)具有柔韌性好、彈性好、強(qiáng)度高、耐熱性好、耐化學(xué)品性好、耐磨性好、耐撕裂性好的優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)有待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了制備一種新的聚氨酯彈性體，使其同時(shí)具有柔韌性好、彈性好、強(qiáng)度高、耐熱性好、耐化學(xué)品性好、耐磨性好、耐撕裂性好的優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)有待解決的問題，本技術(shù)提供一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體，采用如下的技術(shù)方案：一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體，包含以下重量份的原料：聚酯多元醇85-100份、催化劑0.5-1份、增塑劑2-5份、擴(kuò)鏈劑2-5份、增強(qiáng)劑2-5份、耐磨填料1-3份、二異氰酸酯30-50份、己二酸酯1-2份、乙醇5-10份、耐候劑0.5-1份、抗氧劑0.5-1份。

3、通過采用上述技術(shù)方案，利用聚酯多元醇、催化劑、增塑劑、擴(kuò)鏈劑、己二酸酯、二異氰酸酯，促進(jìn)聚氨酯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成，使聚氨酯彈性體具有較好的柔韌性、彈性和耐化學(xué)品腐蝕性；配合增強(qiáng)劑和耐磨填料的填充分散效果，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性和抗撕裂性；并且配合耐候劑和抗氧劑，能夠進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的耐候性，延長聚氨酯彈性體的使用壽命。

4、優(yōu)選的，所述增強(qiáng)劑由質(zhì)量比為1:1-2的氧化鎂砂復(fù)合體和硅藻砂復(fù)合體組成。

5、通過采用上述技術(shù)方案，氧化鎂砂復(fù)合體、硅藻砂復(fù)合體相配合，利用復(fù)合體的分散效果，便于均勻分散在聚酯多元醇中，不易出現(xiàn)團(tuán)聚、聚集的問題，影響聚氨酯彈性體強(qiáng)度、耐磨性均勻度；配合纖維素納米晶自身的羥基以及硅藻砂表面的羥基，進(jìn)一步吸附聚酯多元醇、二異氰酸酯與其發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，改善聚氨酯分子鏈的排列和取向，提高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)致密度和連接效果，配合纖維素納米晶的針狀柔韌性以及硅藻砂的強(qiáng)度，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的柔韌性和強(qiáng)度。

6、當(dāng)澆筑到模具中準(zhǔn)備成型時(shí)，分子鏈交聯(lián)、擴(kuò)展容易出現(xiàn)體積膨脹問題，利用纖維素納米晶的柔韌形變配合硅藻砂的多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，進(jìn)一步緩解膨脹，反應(yīng)后體積逐漸收縮，纖維素納米晶和硅藻砂與聚酯多元醇等物質(zhì)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步抵抗收縮力，從而保證聚氨酯彈性體的成型品質(zhì)；配合硅藻砂的多孔結(jié)構(gòu)以及彈性交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，吸收外界沖擊力，提高聚氨酯彈性體的抗沖擊性；同時(shí)硅藻砂還具有較好的導(dǎo)熱性，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外均勻固化，不易出現(xiàn)聚氨酯彈性體內(nèi)部固化緩慢而表面固化完全的問題，進(jìn)一步保證聚氨酯彈性體的成型品質(zhì)。

7、優(yōu)選的，所述氧化鎂砂復(fù)合體由氧化鎂砂負(fù)載聚乙二醇液、纖維素納米晶后，粘結(jié)鯨蠟硬脂醇液制得，氧化鎂砂、聚乙二醇液、纖維素納米晶和鯨蠟硬脂醇液的質(zhì)量比為1:0.1-0.2:0.05-0.1:0.15-0.3。

8、通過采用上述技術(shù)方案，氧化鎂砂具有較大的密度和表面積，負(fù)載纖維素納米晶后，實(shí)現(xiàn)氧化鎂砂微粒表面分布纖維素納米晶，增強(qiáng)劑添加到聚酯多元醇中混合過程中，能夠均勻分散，不易因纖維素納米晶的納米級(jí)粒徑而出現(xiàn)分散不均勻、團(tuán)聚、漂浮的問題，影響增強(qiáng)劑在澆筑型聚氨酯彈性體中分布均勻度；最后表面粘結(jié)鯨蠟硬脂醇，利用鯨蠟硬脂醇的脂肪醇結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)聚氨酯分子鏈具有較高的旋轉(zhuǎn)自由度，從而更加靈活的運(yùn)動(dòng)，提高聚氨酯彈性體的柔韌性和彈性；并且配合鯨蠟硬脂醇的分散效果以及鯨蠟硬脂醇中羥基、纖維素納米晶中羥基，進(jìn)一步提高聚氨酯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)致密度，隨著氧化鎂砂四周表面纖維素納米晶與聚氨酯的交聯(lián)作用，配合氧化鎂砂的強(qiáng)度，以及鯨蠟硬脂醇的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)能夠在聚氨酯中形成微晶區(qū)，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的柔韌性、強(qiáng)度和耐磨性。

9、優(yōu)選的，所述纖維素納米晶平均長度為80-200nm，氧化鎂砂復(fù)合體平均粒徑為5-10μm。

10、通過采用上述技術(shù)方案，限定纖維素納米晶的尺寸和氧化鎂砂復(fù)合體的尺寸，在原料混合階段，保證氧化鎂砂復(fù)合體均勻分散，不易出現(xiàn)納米團(tuán)聚的問題，在固化階段，能夠利用均勻分散的纖維素納米晶與聚酯多元醇、異氰酸酯等物質(zhì)交聯(lián)，從而促進(jìn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成；配合纖維素納米晶的長纖狀結(jié)構(gòu)，能夠提高更多的取向和自由度，提高聚氨酯彈性體的柔韌性、彈性和強(qiáng)度。

11、優(yōu)選的，所述硅藻砂復(fù)合體由質(zhì)量比為1:0.5-1:0.2-0.5的硅藻砂、n-羥基琥珀酰亞胺復(fù)合液和聚醚醚酮微粒制得。

12、通過采用上述技術(shù)方案，硅藻砂表面經(jīng)n-羥基琥珀酰亞胺復(fù)合液粘結(jié)聚醚醚酮微粒，利用聚醚醚酮較好的柔韌性和彈性，增加硅藻砂復(fù)合體的柔韌性和彈性，并且利用n-羥基琥珀酰亞胺的酰胺基、羥基，引入新的交聯(lián)點(diǎn)，從而增強(qiáng)聚氨酯彈性體的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性，并且n-羥基琥珀酰亞胺還能夠提高聚氨酯彈性體的耐熱性；配合硅藻砂的強(qiáng)度，使聚氨酯彈性體同時(shí)具有高強(qiáng)度、高彈性優(yōu)點(diǎn)。

13、優(yōu)選的，所述n-羥基琥珀酰亞胺復(fù)合液由質(zhì)量比為1:0.2-0.5:90-110的n-羥基琥珀酰亞胺、蜂膠和乙醇制得。

14、通過采用上述技術(shù)方案，n-羥基琥珀酰亞胺、蜂膠均溶于乙醇，利用蜂膠的粘性，提高n-羥基琥珀酰亞胺復(fù)合液的粘性，便于聚醚醚酮粘附在硅藻砂表面，并且蜂膠熔點(diǎn)約為65℃，在澆筑成型過程中，蜂膠也能夠熱熔，配合n-羥基琥珀酰亞胺與聚醚多元醇、異氰酸酯的交聯(lián)效果，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的交聯(lián)密度和穩(wěn)定性，從而提高聚氨酯彈性體的強(qiáng)度、柔韌性和抗沖擊性。

15、優(yōu)選的，所述耐磨填料由質(zhì)量比為1:0.5-1:0.5-1的聚己內(nèi)酯微粒負(fù)載碳化硅粉、氧化鋁粉制得，碳化硅粉和氧化鋁粉平均粒徑為100-500nm，聚己內(nèi)酯微粒的平均粒徑為10-20μm。

16、通過采用上述技術(shù)方案，聚己內(nèi)酯微粒負(fù)載碳化硅和氧化鋁，碳化硅和氧化鋁的納米級(jí)結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高聚氨酯彈性體的強(qiáng)度和抗沖擊性，而且碳化硅和氧化鋁具有一定的導(dǎo)熱、耐熱性，在澆筑成型過程中，盡量保證內(nèi)外固化均一，使聚氨酯彈性體具有較好的成型品質(zhì)。

17、限定聚己內(nèi)酯微粒粒徑較大，碳化硅粉和氧化鋁粉的粒徑為納米級(jí)，在原料混合時(shí)，保證耐磨填料均勻分散；在澆筑到模具后，在模具溫度達(dá)到聚己內(nèi)酯熔點(diǎn)的條件下，聚己內(nèi)酯熱熔使得碳化硅粉和氧化鋁粉四散分離，聚己內(nèi)酯參與交聯(lián)的同時(shí)，碳化硅粉和氧化鋁粉發(fā)揮填充效果，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的柔韌性和強(qiáng)度。

18、優(yōu)選的，所述擴(kuò)鏈劑由質(zhì)量比為1:0.5-1的1,4-丁二醇和鋅基十三醇組成。

19、通過采用上述技術(shù)方案，1,4-丁二醇和鋅基十三醇在聚氨酯中主要作為線性擴(kuò)鏈劑，利用含有的羥基，可以與聚氨酯預(yù)聚物中的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)，從而延長聚氨酯的分子鏈，提高聚氨酯的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。

20、優(yōu)選的，所述催化劑由質(zhì)量比為1:0.2-0.4的二月桂酸二丁基錫和三乙醇胺組成。

21、通過采用上述技術(shù)方案，二月桂酸二丁基錫和三乙醇胺相配合，促進(jìn)聚氨酯交聯(lián)反應(yīng)，增強(qiáng)聚氨酯彈性體的柔韌性和彈性，并且提高強(qiáng)度和耐磨性。

22、第二方面，本技術(shù)提供一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

23、一種高強(qiáng)度澆注型聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟：

24、s1、將聚酯多元醇、己二酸酯、乙醇混合攪拌均勻，得到初混料；

25、s2、將二異氰酸酯、催化劑、增塑劑、擴(kuò)鏈劑添加到初混料中，在50-55℃條件下處理1-3h，最后添加耐磨填料、增強(qiáng)劑、耐候劑、抗氧劑，混合攪拌均勻，得到澆注料；

26、s3、澆筑模具經(jīng)預(yù)熱至65-70℃，澆注料澆筑到澆筑模具中，保溫固化反應(yīng)1-2h，然后冷卻至室溫，得到成品聚氨酯彈性體。

27、通過采用上述技術(shù)方案，聚氨酯彈性體制備過程中，在50-55℃條件下混合，聚己內(nèi)酯不易熱熔，保證復(fù)合體的存在，在65-70℃條件下，聚己內(nèi)酯熱熔，使得纖維素納米晶、碳化硅、氧化鋁崩解分散，在原料混合過程中，保證增強(qiáng)劑和耐磨填料分散均勻，在固化過程中，保證均勻分散填充效果，從而提高聚氨酯彈性體的柔韌性、強(qiáng)度、耐磨性和抗沖擊性。

28、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

29、1、利用聚酯多元醇、催化劑、增塑劑、擴(kuò)鏈劑、己二酸酯、二異氰酸酯，促進(jìn)聚氨酯交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成，使聚氨酯彈性體具有較好的柔韌性、彈性和耐化學(xué)品腐蝕性；配合增強(qiáng)劑和耐磨填料的填充分散效果，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性和抗撕裂性；并且配合耐候劑和抗氧劑，能夠進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的耐候性，延長聚氨酯彈性體的使用壽命。

30、2、聚乙二醇8000和聚己內(nèi)酯熔點(diǎn)在60℃，原料混合過程中，不易出現(xiàn)熱熔的問題，保證增強(qiáng)劑和耐磨填料具有較好的粒徑尺寸，便于均勻分散，不易出現(xiàn)納米級(jí)粉體團(tuán)聚的問題，在澆筑成型過程中，在65-70℃條件下，能夠逐漸熱熔而使納米級(jí)纖維素納米晶、碳化硅粉、氧化鋁粉均勻分散交聯(lián)在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，提高聚氨酯彈性體的強(qiáng)度、柔韌性、彈性和耐磨性。

31、3、氧化鎂砂復(fù)合體、硅藻砂復(fù)合體相配合，利用復(fù)合體的微米級(jí)分散效果，便于均勻分散在聚酯多元醇中，不易出現(xiàn)納米級(jí)粒徑團(tuán)聚、聚集的問題，影響聚氨酯彈性體強(qiáng)度、耐磨性均勻度；配合纖維素納米晶自身的羥基以及硅藻砂表面的羥基，進(jìn)一步吸附聚酯多元醇、二異氰酸酯與其發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，改善聚氨酯分子鏈的排列和取向，提高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)致密度和連接效果，配合纖維素納米晶的針狀柔韌性以及硅藻砂的強(qiáng)度，進(jìn)一步提高聚氨酯彈性體的柔韌性和強(qiáng)度。