【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种用于载重轮胎的使用改性扩链剂合成的低生热聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
1、聚氨酯是分子链主链中含有氨基甲酸酯键的一种高分子聚合物，由低聚物多元醇构成软段，由二异氰酸酯、扩链剂和交联剂构成硬段。软段的极性较小，硬段的极性较大，软硬段间的极性差异使其在热力学上存在不相容性，因此聚氨酯会自发的形成微相分离结构，使聚氨酯具有较好的力学性能、耐磨性、耐溶剂、耐氧化和耐低温等性能，因此聚氨酯具有分子结构设计性强、力学性能优异、宏观性能可调、生产制造方式灵活的优势。
2、聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的材料，同时具备了塑料的强度与橡胶的弹性。聚氨酯弹性体的合成工艺简单、硬度范围宽、性能可调，且加工成型的方式多样，有着极其广泛的应用，已逐渐成为不可替代的弹性体材料之一。聚氨酯弹性体根据其加工与制备方法可以分为热塑型聚氨酯弹性体、浇注型聚氨酯弹性体、混炼型聚氨酯弹性体、水性聚氨酯弹性体等，前三类聚氨酯弹性体已广泛用于支撑体材料。
3、热塑型聚氨酯是一类具有热塑型聚合物的加热塑化及可溶于溶剂的特点的嵌段聚合物，其分子结构为线性或轻微交联。热塑型聚氨酯主要以低聚物二元醇、二异氰酸酯与小分子扩链剂为原料，由逐步聚合合成得到。热塑型聚氨酯中的软段与硬段由于内聚能密度的差异，会自发形成微相分离结构，硬段之间由于结晶性及氢键作用会形成硬段的微区结构，在体系中具有物理交联点的作用。热塑型聚氨酯体系中不需要添加填料，依靠体系的自增强作用可以具备较好的力学性能。由于该物理交联作用在升高温度
4、浇注型聚氨酯的原料包括热塑型聚氨酯中的低聚物二元醇、二异氰酸酯与小分子扩链剂，同时还包括多官能度的小分子或低聚物作为交联剂。浇注型聚氨酯的物料在固化成型之前为液体，因此有“液体橡胶”之称。浇注型聚氨酯的工艺不需要传统橡胶工业的混炼、挤出成型过程，可避免粉尘严重、能耗大的橡胶混炼过程。同时浇注型聚氨酯预聚体的生产与其浇注成型可不连续，更加方便了浇注型聚氨酯制品的生产。另外，相较于传统橡胶的模压硫化，浇注型聚氨酯的液体浇注成型的加工方式为加工大中型弹性体制品提供了便利，其加工的便利性与超强的分子设计性使其也广泛应用于轮胎行业。
5、混炼型聚氨酯的原料与热塑型聚氨酯的原料相同，包括低聚物二元醇、二异氰酸酯与小分子扩链剂。混炼型聚氨酯生胶合成后，可以采用与传统橡胶相同的填料、硫化等橡胶配方体系及混炼、模压及硫化成型的橡胶加工工艺，适配橡胶加工的设备。混炼型聚氨酯由于同时具有硫化网络、填料网络及微相分离结构，表现出比同硬度的热塑型聚氨酯与浇注型聚氨酯更好的耐磨性，因此在轮胎行业中也发挥着重要作用。
6、动态生热现象是影响轮胎长期动态使役能力及滚动阻力大小的重要因素，因此自传统橡胶胎体材料至聚氨酯弹性体轮胎，许多工作围绕通过分子结构设计及原位改性等诸多手段降低橡胶材料动态生热开展。在聚氨酯弹性体领域，一种主要途径是选用高刚性对称结构的异氰酸酯与分子量适中的多元醇以提高聚氨酯弹性体的微相分离程度、减少分子链内摩擦；另一种途径是通过化学交联束缚分子链中软段的运动以降低摩擦生热、改善动态生热，即使用多官能度扩链剂。前者的研究虽已比较透彻，但异氰酸酯含量及种类的提升必然伴随异氰酸酯自身及合成过程产生的毒害；后者主要着眼于市售扩链剂含量及配比变化对聚氨酯弹性体动态生热性能的影响，对于实际生产应用的贡献甚微。
7、因此，设计一种低生热聚氨酯弹性体，采用新型改性扩链剂，在异氰酸酯含量一定时，起到调整聚氨酯微相分离结构的作用，有效减少分子链内摩擦，使得合成的聚氨酯弹性体动态生热有效降低，在制备低生热载重轮胎领域具有广阔的应用前景。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术提出一种载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体及其制备方法，以解决如何有效降低聚氨酯弹性体动态生热的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体，该低生热聚氨酯弹性体由包括以下组分的原料制备而得：
5、
6、进一步地，聚己内酯二醇数均分子量600～2000，水含量小于0.03％。
7、进一步地，二异氰酸酯为1,4-苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。
8、进一步地，催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种。
9、进一步地，抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010。
10、进一步地，扩链剂由包括以下组分的原料制备而得：
11、碳酸酯100.0重量份；
12、氨基醇40.5～65.0质量份。
13、进一步地，碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯中的一种。
14、进一步地，氨基醇为3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇及它们的同分异构体中的一种。
15、此外，本专利技术还提出一种上述载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体的制备方法，该制备方法包括，聚己内酯二醇与二异氰酸酯在70℃～90℃反应1～3小时后，加入抗氧剂，加入由1,4-丁二醇、扩链剂及三羟甲基丙烷混合而成的扩链剂与交联剂混合液，充分搅拌后加入催化剂，混合物经搅拌、浇注、固化，得到低生热聚氨酯弹性体。
16、进一步地，扩链剂通过以下步骤制备：碳酸酯与氨基醇在50℃～70℃反应1～3小时后，升温至70℃～90℃反应1～3小时，以脱除多余的碳酸酯，反应结束后冷却，产物研磨至粉末，烘干后得到扩链剂。
17、(三)有益效果
18、本专利技术提出一种载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体及其制备方法，以浇注型聚氨酯为基础，采用聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂及交联剂、催化剂、抗氧剂为原料，通过预聚及扩链等步骤，以液体状态浇注加工成型，制备得到载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体，制得的聚氨酯弹性体60℃损耗因子更低，具有更低的滚动阻力及动态生热，在降低轮胎材料生产及应用成本基础上，能够延长轮胎使役期限。
19、本专利技术中使用的扩链剂，为碳酸酯与不同碳链长度氨基醇开环反应制备的主链上含有氨基甲酸酯基团的扩链剂，分子结构中含有氨基甲酸酯基团，相比传统的二元醇、二元胺类结构中没有刚性单元的扩链剂，能够在相同二异氰酸酯用量下，显著提高聚氨酯弹性体硬段尺寸，从而提高聚氨酯微相分离尺寸、抑制软段分子链运动、减少分子链摩擦，有效提高硬段的氢键作用，提高软硬段间的微相分离程度，并随着扩链剂中亚甲基单元数增加，硬段尺寸提高，微相分离效果更加明显，从而通过控制动态力学性能损耗峰的峰高度与宽度，降低60℃损耗因子，实现动态生热减少与滚动阻力降低。
20、与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述低生热聚氨酯弹性体由包括以下组分的原料制备而得：
2.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚己内酯二醇数均分子量600～2000，水含量小于0.03％。
3.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为1,4-苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。
4.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种。
5.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010。
6.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述扩链剂由包括以下组分的原料制备而得：
7.如权利要求6所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯中的一种。
8.如权利要求6所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述氨基醇为3-
9.一种如权利要求1～8任一项所述的载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括，聚己内酯二醇与二异氰酸酯在70℃～90℃反应1～3小时后，加入抗氧剂，加入由1,4-丁二醇、扩链剂及三羟甲基丙烷混合而成的扩链剂与交联剂混合液，充分搅拌后加入催化剂，混合物经搅拌、浇注、固化，得到低生热聚氨酯弹性体。
10.如权利要求9所述的载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述扩链剂通过以下步骤制备：碳酸酯与氨基醇在50℃～70℃反应1～3小时后，升温至70℃～90℃反应1～3小时，以脱除多余的碳酸酯，反应结束后冷却，产物研磨至粉末，烘干后得到扩链剂。
...【技术特征摘要】
1.一种载重轮胎用低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述低生热聚氨酯弹性体由包括以下组分的原料制备而得：
2.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚己内酯二醇数均分子量600～2000，水含量小于0.03％。
3.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为1,4-苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。
4.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种。
5.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010。
6.如权利要求1所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述扩链剂由包括以下组分的原料制备而得：
7.如权利要求6所述的低生热聚氨酯弹性体，其特征在于，所述碳酸酯...
【专利技术属性】
技术研发人员：王铮，王中宝，魏成思，王智，梅素媛，董超，陈奕帆，吴文光，
申请(专利权)人：北京北方车辆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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