技术领域
本发明属于聚氨酯弹性体领域，特别涉及一种耐油耐热的交联型氨酯弹性体复合物及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体以多元醇为软段，以多异氰酸酯和小分子扩链剂为硬段，因软硬段的热力学不相容性，呈现出一种介于橡胶和塑料之间的性能。其性能调节范围广、拥有优异的机械性能和耐磨性、良好的耐化学试剂和耐低温等性能。但是目前普通聚氨酯弹性体存一些缺点，在高温下材料内部结构容易被破坏，一般在80℃以上使用时，材料的综合性能下降很多。
发明内容
本发明的目的是提供一种交联型氨酯弹性体复合物及其制备方法，得到的弹性体力学性能完善，较好耐油性、耐热性，该材料可以加工出用于采油设备的密封件。一种交联型氨酯弹性体复合物的制备方法，以端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)与聚四氢呋喃二醇混合物(PTMG)为软段材料制备出邻接交联型液体丁腈橡胶改性的聚氨酯脲弹性体。
本发明中选取端羟基液体丁腈橡胶作为聚氨酯脲弹性体软段改性材料，因其具有三个独特的结构有助于改进材料的耐热性能：1）其分子主链为碳链。高分子材料在高温下往往先从分子主链的杂原子处发生降解，而其主链结构中没有如-O-、-N-等杂原子，因此其稳定性要高的多；2）其分子主链中不存在和构成硬段的脲键或氨酯键中活泼氢原子形成氢键化作用的氧原子。即聚氨酯软段分子和硬段极性键之间的氢键化作用非常弱，聚氨酯弹性体的宏观力学性能的温敏性较低；3）其分子主链中含有少量的不饱和双键，可以作为潜在的反应点有利于与交联剂反应而形成交联结构，分子链的化学交联限制了高分子链的运动从而提高了聚氨酯弹性体的热稳定性。
本发明要求保护一种交联型氨酯弹性体复合物，其组份以及重量份如下:端羟基液体丁腈橡胶20～30份，聚四氢呋喃二醇混合物30～40份，甲苯二异氰酸酯10～15份，，N′-间苯撑双马来酰亚胺10～15份，甲苯二异氰酸酯5～8，扩链剂5～8份，减磨剂1～3份，催化剂0.5～2份。
优选地，扩链剂为二甲硫基二胺基甲苯，减磨剂为二硫化钼或石墨粉末，催化剂为己二酸或壬二酸。
本发明利用两步法，第一步将取经脱水处理的不同配比的HTBN/PTMG加入甲苯二异氰酸酯，经真空脱泡处理，制备出聚氨酯预聚体。第二步取质量比为某一配比的HTBN和PTMG混合多元醇加入HAV-2（N，N′-间苯撑双马来酰亚胺），然后脱水处理，加入计量的TDI（甲苯二异氰酸酯），经真空脱泡处理，制备出聚氨酯预聚体A组分。脱水处理一定量的扩链剂DMTDA（二甲硫基二胺基甲苯）制备B组分。将一定配比的A、B组分混合，在平板硫化机上固化成型，制备出交联型PUU（聚氨酯脲）弹性体复合物。
本发明所制得的交联型聚氨酯弹性体，制品力学性能优良，断裂伸长率和永久变形也会迅速降低，同时高温力学性能和耐温性提高。
具体实施例
实施例一
一种交联型氨酯弹性体复合物，其组份以及重量份如下:端羟基液体丁腈橡胶20g，聚四氢呋喃二醇混合物30g，甲苯二异氰酸酯10g，，N′-间苯撑双马来酰亚胺10g，甲苯二异氰酸酯5g，二甲硫基二胺基甲苯5g，石墨粉末1g，己二酸0.5g。
一种交联型氨酯弹性体复合物的制备方法包括：
（1）液体丁腈橡胶改性聚醚基线性PUU弹性体的制备
取经脱水处理的20gHTBN、30gPTMG加入10g甲苯二异氰酸酯在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体。然后加入扩链剂5gDMTDA和催化剂0.5g己二酸进行反应，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出PUU弹性体复合物。
（2）邻接交联型液体丁腈橡胶基PUU弹性体的制备
取质量比为2：3的HTBN和PTMG混合多元醇加入10gHAV-2，然后脱水处理1h，加入计量的5gTDI在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体A组分。脱水处理一定量的扩链剂5gDMTDA和减磨剂1g石墨粉末制备B组分。将一定配比的A、B组分混合，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出交联型PUU弹性体复合物。
实施例二
一种交联型氨酯弹性体复合物，其组份以及重量份如下:端羟基液体丁腈橡胶30g，聚四氢呋喃二醇混合物40g，甲苯二异氰酸酯15g，N′-间苯撑双马来酰亚胺15g，甲苯二异氰酸酯8g，二甲硫基二胺基甲苯8g，石墨粉末3g，己二酸2g。
一种交联型氨酯弹性体复合物的制备方法包括：
（1）取经脱水处理的30gHTBN、40gPTMG加入15g甲苯二异氰酸酯在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体。然后加入扩链剂8gDMTDA和催化剂2g己二酸进行反应，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出PUU弹性体复合物。
（2）取质量比为3：4的HTBN和PTMG混合多元醇加入15gHAV-2，然后脱水处理1h，加入计量的8gTDI在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体A组分。脱水处理一定量的扩链剂8gDMTDA和减磨剂3g石墨粉末制备B组分。将一定配比的A、B组分混合，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出交联型PUU弹性体复合物。
实施例三
一种交联型氨酯弹性体复合物，其组份以及重量份如下:端羟基液体丁腈橡胶20g，聚四氢呋喃二醇混合物40g，甲苯二异氰酸酯15g，N′-间苯撑双马来酰亚胺15g，甲苯二异氰酸酯8g，二甲硫基二胺基甲苯5g，石墨粉末2g，己二酸1g。
一种交联型氨酯弹性体复合物的制备方法包括：
（1）取经脱水处理的20gHTBN、40gPTMG加入15g甲苯二异氰酸酯在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体。然后加入扩链剂5gDMTDA和催化剂1g己二酸进行反应，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出PUU弹性体复合物。
（2）取质量比为1：2的HTBN和PTMG混合多元醇加入15gHAV-2，然后脱水处理1h，加入计量的8gTDI在80℃下反应1.5h，真空脱泡30min，制备出聚氨酯预聚体A组分。脱水处理一定量的扩链剂5gDMTDA和减磨剂2g石墨粉末制备B组分。将一定配比的A、B组分混合，在平板硫化机上120℃固化成型1h，制备出交联型PUU弹性体复合物。
优选地，在以上个实施例中，当邻接交联型液体丁腈橡胶基PUU弹性体的制备取质量比为2：3的HTBN和PTMG时，液体丁腈橡胶基PUU弹性体的力学性能和热性能极大提高。
实验验证性能
1、双二五含量对PUU的性能影响
聚氨酯脲弹性体的软段为HTBN和PTMG聚合物多元醇的混合物，其软段丁腈分子链中含有大量的不饱和双键。双二五为过氧化物自由基引发剂，在高温下分解产生活性自由基。产生的自由基会迅速同这些双键反应，从而使线性的软段分子结构变为交联结构，材料的力学性能将发生显著的变化。材料在受外力作用时，软段分子链得不到有效的分子取向即发生分子断裂，出现力学性能降低的现象，并且随着双二五在体系中用量的增加软段区内的交联密度逐渐增加，这种降低趋势愈加明显。相应地断裂伸长率和永久变形也会迅速降低。材料的硬度却随着B25量的增加却出现增加的现象。
2、邻接交联网络对PUU材料热稳定性的影响
高温下，双二五分解产生自由基，在自由基的引发下马来酰亚胺树脂的不饱和键能够和丁腈软段分子中的不饱和键发生自由基聚合反应形成邻接交联型聚氨酯脲弹性体。软段区内生成的酰亚胺基团邻接式交联网络能够进一步改善材料的高温力学性能和耐温性。实验证明交联PUU弹性体比线性PUU弹性体的起始分解温度略有所提高，并且随着交联密度的升高而逐渐升高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。