CN101265317A - 一种高强度形状记忆聚氨酯材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚酯12－20份；多异氰酸酯45－60份；二元醇30－50份制备而成。所述的高强度形状记忆聚氨酯材料的制备方法为：先将聚酯与多异氰酸酯放入反应釜或反应挤出机中发生反应，生成端异氰酸酯基预聚物，然后用扩链剂二元醇进行扩链，如需增加材料的硬度，同时加入无机物填料即可。使用时将材料放入55℃－70℃的温水中使其软化后，取出进行塑形处理，随着温度降至室温，材料完全硬化成使用的形状。如需二次处理，将该材料重新放入55℃－70℃的温水中，材料即可恢复至原来形状。本发明所述材料的硬度、强度、耐磨性、拉伸强度最优，同时具有良好的加工性，不仅能大大降低产品的成本，用途还更广泛。
Description
技术领域
本发明涉及功能性的高分子材料，尤其是涉及一种高强度形状记忆聚氨酯材料，同时本发明还涉及该高强度形状记忆聚氨酯材料的制备方法。
背景技术
自从20世纪60年代Ni-Ti合金的形状记忆功能被发现后，形状记忆材料便以其特殊性能引起世界广泛关注。1981年Ota.S等通过辐射法使制得的交联聚乙烯具有特殊的热回复形状记忆效应，成为世界上第一例形状记忆高分子(简记SMP)材料。SMP与形状记忆合金(SMA)相比，具有变形量大、赋形容易、形状记忆温度易于调整、电绝缘性和保温效果好、质轻价廉等诸多优点，可广泛用于医疗卫生(可用于制作异型体、导管、夹板等)、体育运动(制作各种体育用品)、工业配件(轴套、护套、垫圈、联结件等)、工程配件(制作护套、插头、耐磨件等)、电子通讯(电线电缆套、气动套等)、民用建筑、汽车、军事及航天航空等领域，还可制成泡沫塑料、坐垫、智能涂料、光信息记录介质及火灾报警器等，所以自上世纪80年代以来，SMP引起人们的极大兴趣，成为异军突起的一类新型智能材料。
所谓形状记忆性，是指具有初始形状(起始态)的制品经形变固定(变形态)后，通过光、热、电、酸碱度(pH值)、相转变反应等外部刺激手段的处理又可恢复其初始形状的特性，从而完成“记忆起始态
固定变形态
恢复起始态”形状记忆的循环过程；具有该特性的高分子分别称为光致、热致、电致和化学感应型SMP。其中热致型SMP以温度控制形状记忆行为，操作简便，材料加工容易，最具开发潜力。目前，国外已经开发成功的热致型SMP主要有聚降冰片烯，反式聚异戊二烯，交联聚乙烯和聚氨酯(Polyurethanes，简记PUs)等品种。由于PUs具有特殊的软硬段交替排列的多嵌段化学结构，通过分子设计，可以合成具有不同记忆温度的热致型SMP，并且其原料的可选范围广，近年来成为国内外开发研究的热点。目前，形状记忆聚氨酯(Pus)的热学及形变学研究已趋成熟，产品的玻璃化转变温度、形变恢交比率、形变回复温度等已达使用要求，但产品力学性能如强度、硬度、耐磨性、拉伸强度等指标仍达不到使用要求，使产品成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有低温收缩形状记忆特性同时具有较高使用强度的高强度形状记忆聚氨酯材料及制备方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚酯、多异氰酸酯、二元醇按照下述重量份配比制备而成：
聚酯12-20份；多异氰酸酯45-60份；二元醇30-50份。
为增加材料的硬度，还可以添加无机物4-10份。
所述的聚酯为聚乙二酸丁二醇酯；所述的多异氰酸酯为4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯；所述的二元醇为1，4-丁二醇；所述的无机物为二氧化钛或碳酸钙。
所述的高强度形状记忆聚氨酯材料的制备方法为：先将聚酯与多异氰酸酯放入反应釜或反应挤出机中发生反应，生成端异氰酸酯基预聚物，然后用扩链剂二元醇进行扩链即得成品。如果需要提高所得材料的硬度，只需同时加入不同组分的无机物填料，则可得到不同硬度的成品材料。
使用时将材料放入55℃-70℃的温水中使其软化后，取出进行塑形处理，随着温度降至室温，材料完全硬化成使用的形状。如需二次处理，将该材料重新放入55℃-70℃的温水中，材料即可恢复至原来形状。
本发明的优点在于将上述原材料聚酯(PBA)、多异氰酸酯(MDI)、二元醇(BDO)按其配比组成形状记忆高分子之PBA/MDI/BDO体系，若使该体系质量比为PBA/MDI/BDO＝1∶4∶3，则可使得到材料的硬度、强度、耐磨性、拉伸强度最优，同时具有良好的加工性，不仅能大大降低产品的成本，用途还更广泛；如需增加材料的硬度，添加不同组分的无机物即可达到此目的。
具体实施方式
实施例1：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚乙二酸丁二醇酯(PBA)12份、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)48份、1，4-丁二醇(BDO)36份；
制备方法为：先将聚乙二酸丁二醇酯(PBA)与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)放入反应釜或反应挤出机中预混，然后用1，4-丁二醇(BDO)进行扩链，在反应挤出机中完成挤出、压延成型，产品软化收缩温度60℃，收缩速度30/s，邵氏硬度75±5，拉伸强度28/MPa。
实施例2：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚乙二酸丁二醇酯(PBA)15份、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)45份、1，4-丁二醇(BDO)30份；
制备方法为：先将聚乙二酸丁二醇酯(PBA)与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)放入反应釜或反应挤出机中预混，然后用1，4-丁二醇(BDO)进行扩链，在反应挤出机中完成挤出、压延成型，产品软化收缩温度为56℃，收缩速度60/s，邵氏硬度67±5，拉伸强度20/MPa。
实施例3：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚乙二酸丁二醇酯(PBA)12份、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)60份、1，4-丁二醇(BDO)48份；
制备方法为：先将聚乙二酸丁二醇酯(PBA)与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)放入反应釜或反应挤出机中预混，然后用1，4-丁二醇(BDO)进行扩链，在反应挤出机中完成挤出、压延成型，产品软化收缩温度58℃，收缩速度30/s，邵氏硬度69±5，拉伸强度22/MPa。
实施例4：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚乙二酸丁二醇酯(PBA)12份、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)48份、1，4-丁二醇(BDO)36份、二氧化钛10份；
制备方法为：先将聚乙二酸丁二醇酯(PBA)与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)放入反应釜或反应挤出机中预混，然后用1，4-丁二醇(BDO)进行扩链，同时加入二氧化钛，在反应挤出机中完成挤出、压延成型，产品软化收缩温度64℃，收缩速度30/s，邵氏硬度83±5，拉伸强度36/MPa。
实施例5：
本发明所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，它包括原材料聚乙二酸丁二醇酯(PBA)12份、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)48份、1，4-丁二醇(BDO)36份、碳酸钙10份；
制备方法为：先将聚乙二酸丁二醇酯(PBA)与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)放入反应釜或反应挤出机中预混，然后用1，4-丁二醇(BDO)进行扩链，同时加入碳酸钙，在反应挤出机中完成挤出、压延成型，产品软化收缩温度65℃，收缩速度30/s，邵氏硬度86±5，拉伸强度32/MPa。
Claims (4)
1. 一种高强度形状记忆聚氨酯材料，其特征在于：它包括原材料聚酯、多异氰酸酯、二元醇按照下述重量份配比制备而成：
聚酯12-20份；多异氰酸酯45-60份；二元醇30-50份。
2. 根据权利要求1所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，其特征在于：它还包括无机物4-10份。
3. 根据权利要求1或2所述的高强度形状记忆聚氨酯材料，其特征在于：所述的聚酯为聚乙二酸丁二醇酯；所述的多异氰酸酯为4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯；所述的二元醇为1，4-丁二醇；所述的无机物为二氧化钛或碳酸钙。
4. 一种如权利要求1或2所述的高强度形状记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：先将聚酯与多异氰酸酯放入反应釜或反应挤出机中发生反应，生成端异氰酸酯基预聚物，然后用扩链剂二元醇进行扩链即得成品。如果同时加入无机物填料，则可得到不同硬度的成品材料。
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