【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚氨酯脲弹性体，具体涉及一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性密封材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、低温弹性体除了用作密封材料外，还可用作轮胎、电缆护套、缓冲垫等，在南极、月球等极端环境中发挥着不可替代的作用。在航空航天等特定工作环境，如液氢、液氧装置的出口接头处，温度可能会降至低温范围(低于-150℃)，其远低于聚合物材料的弹性温度范围。因此，开发能够在-80℃甚至低于-100℃的极低温度下表现出良好弹性的聚合物材料是极地或空天科技领域亟需解决的问题之一。
2、在极端苛刻的密封减震领域，全氟醚弹性体作为特种含氟聚合物因其优异的耐油耐介质、耐高低温性能而备受青睐。虽然商品化的全氟醚橡胶已广泛应用于航空航天等高端领域，但商品化的全氟醚橡胶无法满足使用需求，例如超低温工作环境、高强韧、可修复、热光刺激响应形状记忆性能等。因此，研制新型的全氟聚醚(pfpe)基聚合物材料是解决上述局限的最有效途径。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性密封材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的制备方法得到的全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体具有优异的拉伸强度和韧性，工作温度范围广，可在-80℃～30℃环境中保持良好的拉伸强度。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体的制备方法，包括以下步骤：
4、将双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚、异氰酸酯和二月桂酸二丁
5、所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚具有式1所示结构：
6、
7、将所述全氟聚醚基聚氨酯弹性体、双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷和有机溶剂混合，进行第二亲核加成反应，加入季戊四醇，发生交联聚合反应，得到全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体；
8、所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚与异氰酸酯的摩尔比为1:1.5～2.5；
9、所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚与双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷的摩尔比为1～5:1～5；
10、所述季戊四醇与双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的摩尔比为0～2:1～5。
11、优选地，所述异氰酸酯包括4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。
12、优选地，所述二月桂酸二丁基锡的体积与双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的摩尔量之比为20～60μl:1～5mmol。
13、优选地，所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的分子量为2～4kda；
14、所述双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷的分子量为1～5kda。
15、优选地，所述第一亲核加成反应的温度为70～90℃，时间为2～4h。
16、优选地，所述第二亲核加成反应的温度为20～30℃，时间为20～30h。
17、优选地，所述交联聚合反应的温度为20～30℃，时间为4～8h。
18、优选地，所述有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺、氯苯、氟苯、四氢呋喃和1,4-二氧六环中的一种或几种。
19、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体。
20、本专利技术还提供了上述技术方案所述全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体在密封材料中的应用。
21、本专利技术提供了一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体的制备方法，包括以下步骤：将双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚、异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡混合，进行第一亲核加成反应，得到全氟聚醚基聚氨酯弹性体；将所述全氟聚醚基聚氨酯弹性体、双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷和有机溶剂混合，进行第二亲核加成反应，加入季戊四醇，发生交联聚合反应，得到全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体；所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚与异氰酸酯的摩尔比为1:1.5～2.5；所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚与双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷的摩尔比为1～5:1～5；所述季戊四醇与双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的摩尔比为0～2:1～5。本专利技术以具有低温柔性的聚硅氧烷和全氟聚醚为软段，以反应形成的氨酯键和脲键为硬段，通过柔性链“二合一”策略制备全氟聚醚(pfpe)基聚氨酯脲弹性体，两种低温柔性链的引入可以有效降低聚氨酯脲的玻璃化转变温度，而氨酯键和脲键的引入使分子链中存在大量的动态可逆氢键，进而提高材料的强度和韧性；季戊四醇的存在，进一步增加聚氨酯脲链段间的氢键作用，增加了牺牲键能，从能量耗散机制角度出发，通过氨酯键和脲键形成的梯度氢键阵列可以显著提高pfpe型聚氨酯脲弹性体的力学性能；通过控制季戊四醇的用量，改变了pfpe基聚氨酯脲弹性体的交联度，得到不同耐油性能的弹性体。本专利技术提供的方法，操作简便，得到的pfpe基聚氨酯脲弹性体，可在低温燃油环境中的密封性能保持良好。
22、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的pfpe基聚氨酯脲弹性体，室温拉伸强度≥1.0mpa，室温断裂伸长率≥100％，邵氏硬度d≥55，使用温度在-80℃～30℃，-80℃拉伸强度不低于14mpa，韧性不低于18mj/m3，具有优异的拉伸强度和韧性，以及耐低温性能，且在煤油溶胀率≤15％，可作为极端使役材料应用于低温燃油密封减震领域。
23、同时，pfpe基聚氨酯脲弹性体通过动态共价键和氢键的协同作用可使其具有自修复、可加工回收以及热刺激响应形状记忆等性能。
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1.一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯包括4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述二月桂酸二丁基锡的体积与双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的摩尔量之比为20～60μL:1～5mmol。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的分子量为2～4kDa；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一亲核加成反应的温度为70～90℃，时间为2～4h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二亲核加成反应的温度为20～30℃，时间为20～30h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联聚合反应的温度为20～30℃，时间为4～8h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺、氯苯、氟苯、四氢呋喃和
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体。
10.权利要求9所述全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体在密封材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种全氟聚醚基聚氨酯脲弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯包括4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述二月桂酸二丁基锡的体积与双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的摩尔量之比为20～60μl:1～5mmol。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双(1-羟甲基)封端的全氟聚醚的分子量为2～4kda；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一亲核加...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦谦，王廷梅，陈守兵，陶立明，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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