阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体及其制备方法与流程

本发明涉及高分子弹性体，尤其涉及一种阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯弹性体常用于制作弹性垫板，其内部存在微米尺度泡孔，在高速铁路扣件中应用，可降低列车运行时产生的振动和冲击，减少道床和路基的压应力，减少道床的变形和破损，保护道床。

2、相关技术中，多通过对聚氨酯弹性体的原料方面进行调整来保证弹性垫板的性能。例如：公开号为cn102161790a的中国发明专利公开了一种用于地铁、轻轨和减震垫板的热塑性弹性体，通过添加塑性硫化橡胶、矿物填充油、硫酸钡、1,2间聚丁二烯聚合物、聚丙烯、氢化苯乙烯弹性体，使得产品具有耐压、耐酸碱性高、防震的好处。

3、公开号为cn1092210c的中国发明专利提供了一种高耐磨性聚氨酯弹性体，其由氨基甲酸酯改性多异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇在聚丁二烯（室温25℃是液态）存在下反应得到。其耐磨性能表现为材料的磨耗低于300毫克（按照iso 4649实验方法a测定）。

4、然而，在使用过程中，由于疲劳荷载，也很容易出现因聚氨酯弹性垫板内部微结构和泡孔发生破坏导致弹性垫板的性能降低，材料的阻尼性能变弱的，严重制约橡胶弹性垫板使用寿命的问题，上述的原料调整方案均未考虑到对聚氨酯弹性体的微结构和泡孔进行调整，以使最终弹性垫板具备阻尼抗疲劳老化性能，提高应用性能。因此，亟需提供一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体及其制备方法。

2、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一方面，提供了一种阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体，其由组分a和组分b按1:（0.95-1.10）的质量比例混合得到；

4、组分a以质量份数计，包括：ptmg-1000 45~60份、二氧化碳基多元醇 25~30份、聚dopo-ita-戊二醇酯 10~20份、bdo 3~5份、水 0.3~0.5份、n-甲基咪唑 0.5~0.8份、双(二甲氨基乙基)醚 0.1~0.2份、针状纳米二氧化钛 0.5份、末端为羧基的受阻酚 0.2~0.5份、二月桂酸二丁基锡0.1~0.3份、氯化锶0.005~0.01份、氯化铑0.02~0.03份、匀泡剂 0.2~0.5份；

5、组分b以质量份数计，包括：预聚体、有机锌和有机铋，其中，所述预聚体由50~55份二氧化碳基多元醇与45~50份mdi-50在80℃下反应2~3小时得到，有机锌 0.01~0.02份、有机铋 0.01~0.02份。

6、作为发明的一种实施方式，所述组分a和组分b中的二氧化碳基多元醇的分子量为2000~3000，官能度为2。

7、作为发明的一种实施方式，所述组分a中的聚dopo-ita-戊二醇酯的反应方程式如下：

8、第一步化学方程式：

9、

10、第二步化学方程式为：

11、。

12、作为发明的一种实施方式，包括下述步骤：

13、（1）将dopo置于甲苯中，升温至85℃缓慢搅拌溶解后加入衣康酸（ita），升温至110℃反应7小时后冷却至室温抽滤得到白色固体，即为dopo-ita；

14、（2）将dopo-ita、固体新戊二醇及含10%水分的液体npg加入反应釜中，加热到100℃精馏除去水分；之后，升温至180℃反应1.5小时完成预蒸馏，再升温至220℃反应3小时完成酯化过程，得到聚dopo-ita-戊二醇酯。

15、作为发明的一种实施方式，步骤（1）中，将21~22g dopo置于60~70ml甲苯中，升温至85℃缓慢搅拌溶解后加入12~14g 衣康酸；

16、步骤（2）中加入34~35g dopo-ita、10~11g 固体新戊二醇及10~11g 含10%水分的液体新戊二醇。

17、作为发明的一种实施方式，所述组分a中的针状纳米二氧化钛的直径为10-100nm，长度与直径之比为30-100。

18、作为发明的一种实施方式，所述组分a中的末端为羧基的受阻酚选自3,5-二叔丁基,4-羟基苯基甲酸、3,5-二叔丁基,4-羟基苯基丙酸、3,5-二叔丁基,4-羟基苯基戊酸中的任意一种。

19、作为发明的一种实施方式，所述组分a中的匀泡剂为水溶性硅油。

20、另一方面，提供了一种如第一方面所述的阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

21、（1）制备聚dopo-ita-戊二醇酯：

22、将21~22g dopo置于60~70ml甲苯中，升温至85℃缓慢搅拌溶解后加入12~14g衣康酸，升温至110℃反应7小时，冷却至室温使用四氢呋喃洗涤后抽滤，并使用鼓风干燥后得到dopo-ita；

23、将34~35g dopo-ita、10~11g 固体新戊二醇及10~11g 含10%水分的液体npg等一次性加入反应釜，加热到100℃精馏除去水分；之后，升温至180℃反应1.5小时完成预蒸馏，再升温至220℃反应3小时完成酯化过程，得到聚dopo-ita-戊二醇酯；

24、（2）制备组分a：

25、将ptmg-1000、二氧化碳基多元醇、聚dopo-ita-戊二醇酯、bdo、水、n-甲基咪唑、双(二甲氨基乙基)醚、针状纳米二氧化钛、末端为羧基的受阻酚、二月桂酸二丁基锡、氯化锶、氯化铑、匀泡剂按比例加入反应釜中，搅拌均匀后得到组分a；

26、（3）制备组分b：

27、在真空度小于0.06mpa的条件下按比例将二氧化碳基多元醇升温至105℃进行脱水；脱水2个小时后加入mdi-50于80-90℃反应2~3小时得到预聚体，向预聚体内加入有机锌和有机铋搅拌均匀后得到组分b；

28、（4）制备阻尼抗疲劳老化二氧化碳基聚氨酯弹性体：

29、将组分a和组分b分别加热到40℃后按照1:（0.95-1.10）的质量比例混合，在1500-2000r/min的转速下搅拌10~15s后浇筑到模具中，在65℃的模具中固化12-15min，得到所述二氧化碳基聚氨酯弹性体。

30、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

31、1、所采用的二氧化碳基多元醇中酯基键能高，材料本身较稳定；

32、2、材料中含有针状纳米粒子可以起到异相成核作用，使材料的泡孔小且均匀，泡孔为闭孔，更抗疲劳；

33、3、本技术创新性地提供了一种聚dopo-ita-戊二醇酯的制备方法，该方法不仅反应条件温和、制备方式简便，而且制得的聚dopo-ita-戊二醇酯与二氧化碳基多元醇、ptmg、针状纳米粒子协同后，既对材料的微相结构进行了调控，使得材料的阻尼温域更宽（由afm图可知，相较于普通ptmg-mdi型聚氨酯，本技术得到的聚氨酯弹性体平均粗糙度sa从17nm变为3nm，微相分离程度更高），提高了阻尼效果，又改善了抗老化性能。