CN114395105A - 一种聚氨酯微孔弹性体及应用该弹性体的鞋底材料、减震材料 - Google Patents

一种聚氨酯微孔弹性体及应用该弹性体的鞋底材料、减震材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子合成材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯微孔弹性体，密度为0.5g/cm3‑0.8g/cm3、硬度为35邵D‑55邵D、拉伸强度为1MPa‑3MPa、断裂伸长率为200％‑500％、磨耗损失100mm3‑250mm3。所述的聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到；且所述异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与所述异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1‑2.4)。采用聚醚多元醇与聚酯多元醇相结合作为反应原料，不仅可以起到增加聚氨酯微孔弹性体柔韧性、延长断裂伸长率、拉伸强度、撕裂强度和抗形变能力的作用，而且可有效的提高聚氨酯微孔弹性体的耐水解性能。另外，本发明还提供了一种应用该弹性体的鞋底材料，以及一种应用该弹性体的减震材料。

Description

一种聚氨酯微孔弹性体及应用该弹性体的鞋底材料、减震 材料
技术领域
本发明属于高分子合成材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯微孔弹性体及应用该弹性体的鞋底材料、减震材料。
背景技术
聚氨酯微孔弹性体，又称聚氨基甲酸酯微孔弹性体，是一种主链上含有较多氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，密度介于泡沫和实芯材料之间，泡孔的孔径在0.1-10μm。聚氨酯微孔弹性体兼顾了泡沫质轻、耐冲击性好、吸能、缓冲性能好，以及弹性体的强度高、耐磨性好的优点，所以特别适合作为鞋底、轮胎的材料。
聚氨酯微孔弹性体按照所用多元醇的类型可分为聚酯型和聚醚型两大类。聚酯型微孔弹性体的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、耐磨、耐折性能均优于聚醚型微孔弹性体，但聚酯型微孔弹性体低温性能差，且容易发生水解和生物降解；而聚醚型微孔弹性体具有较好的低温性能、耐水解性能和抗霉变性能，和聚酯型相比，在降雨量大、寒冷地区和潮湿的工作环境中，聚醚型微孔弹性体具有非常大的优势，但由于聚醚型微孔弹性体耐折和耐磨性能较差，这大大限制了其推广和应用。因此，设计一种同时兼具聚酯型微孔弹性体力学性能，以及聚醚型微孔弹性体耐水解性能的微孔弹性体，对微孔弹性体的推广和应用具有极其重大的影响。
专利号CN 113801465A，专利名称聚氨酯微孔发泡弹性体及其制备方法和用途，公布了一种同样可用作鞋底的聚氨酯微孔发泡弹性体，其主要采用聚酯多元醇来改善弹性体的抗撕裂性能和拉伸性能，而对于材料的耐水解性能并未有明显的改善。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种聚氨酯微孔弹性体，以多组分多元醇与异氰酸酯组分、辅助助剂的配合作为反应原料；其中，聚醚二元醇与异氰酸酯组分反应生成线性软链段，不仅可以起到增加聚氨酯微孔弹性体柔韧性、延长断裂伸长率的作用，同时容易形成软链段结晶，从而有效的提高聚氨酯微孔弹性体的拉伸强度和撕裂强度。聚醚三元醇和异氰酸酯组分反应生成交联键，形成支化的网络结构，这种结构可以有效的限制分子链之间的滑移，在高应变下，使压缩应力传递均匀平稳，从而有效的提高材料的抗形变能力。聚酯二元醇与异氰酸酯组分反应，在弹性体中形成物理交联点，该结构协调了高化学交联密度带来的结晶微区的破坏和断裂伸长率的降低；另外，物理交联点的形成有利于微相分离程度增加，从而使聚氨酯微孔弹性体的力学性能进一步提高。三种多元醇所带来的物理交联点、化学交联点和结晶微区相结合，使得到的聚氨酯微孔弹性体在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、耐磨、耐水解和动态疲劳性能。另外，本发明还提供了一种应用该弹性体的鞋底材料，以及一种应用该弹性体的减震材料。
本发明所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现：
本发明中的聚氨酯微孔弹性体，密度为0.5g/cm3-0.8g/cm3、硬度为35邵D-55邵D、拉伸强度为1MPa-3MPa、断裂伸长率为200％-500％、磨耗损失100mm3-250mm3。
作为其中的一种优选方案，所述的聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到；且所述异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与所述异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1-2.4)。
作为其中的一种优选方案，所述异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与所述异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1.2-1.5)。
作为其中的一种优选方案，所述异氰酸酯组分包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种，或以上多种异氰酸酯单体经过反应得到的聚异氰酸酯、异氰酸酯二聚体或异氰酸酯三聚体。
作为其中的一种优选方案，所述异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：聚醚二元醇10％-35％、聚醚三元醇35％-60％、聚酯二元醇5％-20％、扩链交联剂5％-15％、发泡剂0.5％-3％、催化剂0.2％-3％。
作为其中的一种优选方案，所述异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：聚醚二元醇15％-25％、聚醚三元醇40％-60％、聚酯二元醇10％-20％、扩链交联剂8％-15％、发泡剂0.8％-1％、催化剂0.5％-1.5％。
作为其中的一种优选方案，所述异氰酸酯反应性组分还包括5％-10％的耐磨剂。
作为其中的一种优选方案，所述耐磨剂包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、巴西棕榈蜡、炭黑、白炭黑中一种或多种的组合。
作为其中的一种优选方案，所述聚醚二元醇的起始剂为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，数均分子量为600-3000。
作为其中的一种优选方案，所述聚醚三元醇的起始剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种，数均分子量为600-4000。
作为其中的一种优选方案，所述聚酯二元醇包括聚己二酸系聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，数均分子量为400-4000；其中，二元醇的缩聚单元包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、2-甲基丙二醇、1，6-己二醇中的一种或多种。
作为其中的一种优选方案，所述扩链交联剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺中的一种或多种。
作为其中的一种优选方案，所述催化剂为胺类催化剂、有机金属类催化剂的其中一种或两种的组合。
本发明中的鞋底材料，利用上述的聚氨酯微孔弹性体制备而成。
本发明中的减震材料，利用上述的聚氨酯微孔弹性体制备而成，可应用于汽车和桥梁的减震体系中。
综上所述，本发明至少具有以下有益之处：
1、本发明的聚氨酯微孔弹性体，在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和动态疲劳性能。
2、本发明的聚氨酯微孔弹性体，采用聚醚多元醇与聚酯多元醇相结合作为反应原料，不仅可以起到增加聚氨酯微孔弹性体柔韧性、延长断裂伸长率、拉伸强度、撕裂强度和抗形变能力的作用，而且可有效的提高聚氨酯微孔弹性体的耐水解性能。
3、本发明的鞋底材料，利用上述的聚氨酯微孔弹性体制备而成，具有良好的耐冲击性、缓冲性和耐磨性，不仅可使鞋底具备良好的保护性能，而且可有效的提高鞋底的舒适性。
4、本发明的减震材料，利用上述的聚氨酯微孔弹性体制备而成，不仅具有良好的力学性能，而且具有良好的耐水解性能，可广泛的应用于汽车或桥梁的减震体系中。
具体实施方式
第一方面，本发明提供一种聚氨酯微孔弹性体，密度为0.5g/cm3-0.8g/cm3、硬度为35邵D-55邵D、拉伸强度为1MPa-3MPa、断裂伸长率为200％-500％、磨耗损失100mm3-250mm3；在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和动态疲劳性能。
上述聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1-2.4)；优选地，异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1.2-1.5)。
异氰酸酯组分是一类具有异氰酸酯基团的化合物，包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种，或以上多种异氰酸酯单体经过反应得到的聚异氰酸酯、异氰酸酯二聚体或异氰酸酯三聚体。异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：聚醚二元醇10％-35％、聚醚三元醇35％-60％、聚酯二元醇5％-20％、扩链交联剂5％-15％、发泡剂0.5％-3％、催化剂0.2％-3％。
多组分多元醇与异氰酸酯组分配合作为反应原料；其中，聚醚二元醇与异氰酸酯组分反应生成线性软链段，不仅可以起到增加聚氨酯微孔弹性体柔韧性、延长断裂伸长率的作用，同时容易形成软链段结晶，从而有效的提高聚氨酯微孔弹性体的拉伸强度和撕裂强度。聚醚三元醇和异氰酸酯组分反应生成交联键，形成支化的网络结构，这种结构可以有效的限制分子链之间的滑移，在高应变下，使压缩应力传递均匀平稳，从而有效的提高材料的抗形变能力。聚酯二元醇与异氰酸酯组分反应，在弹性体中形成物理交联点，该结构协调了高化学交联密度带来的结晶微区的破坏和断裂伸长率的降低；另外，物理交联点的形成有利于微相分离程度增加，从而使聚氨酯微孔弹性体的力学性能进一步提高。三种多元醇所带来的物理交联点、化学交联点和结晶微区相结合，使得到的聚氨酯微孔弹性体在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、耐磨、低内生热性和动态疲劳性能。
聚醚多元醇是一类采用小分子醇作为起始剂、环氧烷为单体聚合而成的化合物，优选地，聚醚二元醇的起始剂为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，数均分子量为600-3000；聚醚三元醇的起始剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种，数均分子量为600-4000；聚酯二元醇包括聚己二酸系聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，数均分子量为400-4000，其中，二元醇的缩聚单元包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、2-甲基丙二醇、1，6-己二醇中的一种或多种。扩链交联剂是分子中具有两个能与异氰酸酯基团反应的活性氢原子的小分子化合物，优选地，扩链交联剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺中的一种或多种。催化剂是一类能够对异氰酸酯基团和活性氢原子之间的反应起到催化作用的添加剂，优选地，催化剂为胺类催化剂、有机金属类催化剂的其中一种或两种的组合。因为反应速度对泡孔结构影响较大，所以通过扩链交联剂和催化剂的配合使用，可以使聚氨酯弹性体保持较高力学性能和熟化速度的条件下，同时具有良好的泡孔结构，避免制品出现收缩或脱皮的问题。发泡剂是一类能够在异氰酸酯基团与活性氢原子反应的过程中，使生产的材料内部产生孔隙的添加剂，优选地，发泡剂为水。
优选地，异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：聚醚二元醇15％-25％、聚醚三元醇40％-60％、聚酯二元醇10％-20％、扩链交联剂8％-15％、发泡剂0.8％-1％、催化剂0.5％-1.5％。为进一步有效的提高微孔弹性体的耐磨性能，异氰酸酯反应性组分还包括5％-10％的耐磨剂，优选地，耐磨剂包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、巴西棕榈蜡、炭黑、白炭黑中一种或多种的组合。
第二方面，本发明还提供一种利用上述聚氨酯微孔弹性体制备而成的鞋底材料，不仅具备良好的保护性能，而且具有较高的舒适性。
第三方面，本发明还提供一种利用上述聚氨酯微孔弹性体制备而成的减震材料，不仅具有良好的力学性能，而且具有良好的耐水解性能，可广泛的应用于汽车或桥梁的减震体系中。
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：1。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括10％的聚醚二元醇、60％的聚醚三元醇、20％的聚酯二元醇、5％的扩链交联剂、2％的发泡剂，以及3％的催化剂。
聚醚二元醇，丙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为3000；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为4000；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.8mgKOH/g-0.8mgKOH/g，数均分子量为4000；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水。
将10％分子量为3000的聚醚二元醇、60％分子量为4000的聚醚三元醇、20％分子量为4000的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得带到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
实施例2：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：1。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括15％的聚醚二元醇、50％的聚醚三元醇、18％的聚酯二元醇、9.5％的扩链交联剂、1％的发泡剂、1.5％的催化剂，以及5％的耐磨剂。
聚醚二元醇，丙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为2000；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为3000；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.5mgKOH/g，数均分子量为1500；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水，耐磨剂为白炭黑。
将15％分子量为2000的聚醚二元醇、50％分子量为3000的聚醚三元醇、18％分子量为1500的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
实施例3：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：1.2。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括35％的聚醚二元醇、35％的聚醚三元醇、10％的聚酯二元醇、13.6％的扩链交联剂、0.5％的发泡剂、0.9％的催化剂，以及5％的耐磨剂。
聚醚二元醇，丙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为600；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为600；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.1mgKOH/g，数均分子量为400；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水，耐磨剂为白炭黑。
将35％分子量为600的聚醚二元醇、35％分子量为600的聚醚三元醇、10％分子量为400的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
实施例4：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：1.5。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括25％的聚醚二元醇、40％的聚醚三元醇、6.8％的聚酯二元醇、15％的扩链交联剂、3％的发泡剂、0.2％的催化剂，以及10％的耐磨剂。
聚醚二元醇，丙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1500；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1500；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.4mgKOH/g，数均分子量为2000；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水，耐磨剂为白炭黑。
将25％分子量为1500的聚醚二元醇、40％分子量为1500的聚醚三元醇、6.8％分子量为2000的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
实施例5：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：2。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括17.3％的聚醚二元醇、50％的聚醚三元醇、5.9％的聚酯二元醇、15％的扩链交联剂、0.8％的发泡剂、0.6％的催化剂，以及10％的耐磨剂。
聚醚二元醇，乙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1000；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1000；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.6mgKOH/g，数均分子量为1200；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水，耐磨剂为白炭黑。
将17.3％分子量为1000的聚醚二元醇、50％分子量为1000的聚醚三元醇、5.9％分子量为1200的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
实施例6：
本实施例中聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到，且异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：2.4。其中，异氰酸酯组分选用4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)；异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括13.5％的聚醚二元醇、40％的聚醚三元醇、25％的聚酯二元醇、12％的扩链交联剂、1％的发泡剂、0.5％的催化剂，以及8％的耐磨剂。
聚醚二元醇，乙二醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1200；
聚醚三元醇，丙三醇起始，由环氧丙烷聚合、环氧乙烷封端而成，环氧乙烷含量为15％，数均分子量为1200；
聚酯二元醇，由己二酸、乙二醇合成，酸值0.6mgKOH/g，数均分子量为3000；
辅助助剂：扩链交联剂为三乙醇胺，催化剂为有机锡，发泡剂为水，耐磨剂为白炭黑。
将13.5％分子量为1200的聚醚二元醇、40％分子量为1200的聚醚三元醇、25％分子量为3000的聚酯二元醇和4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在70℃条件下反应，得到预聚体；采用低压发泡机混合预聚体和辅助助剂，将反应料液注入45℃的模具中，制备出微孔弹性体试片，1h后脱模，置于110℃后熟化24小时。
对比例1：
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例1中使用了等摩尔量的聚酯多元醇来代替聚醚二元醇、聚醚三元醇和聚酯二元醇。
对比例2：
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例2中使用了等摩尔量的聚醚多元醇来代替聚醚二元醇、聚醚三元醇和聚酯二元醇。
试验例1：机械性能
将实施例1-6、对比例1-2所制备的微孔弹性体试片，在室温下放置一周，然后分别测试其密度、硬度、拉伸强度和断裂伸长率，如表1所示：
密度(g/cm<sup>3</sup>) 邵氏硬度(D) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实施例1 0.63 45 1.89 485
实施例2 0.65 48 2.33 360
实施例3 0.72 50 2.89 255
实施例4 0.60 48 2.01 297
实施例5 0.78 53 2.5 421
实施例6 0.75 52 2.68 332
对比例1 0.68 59 3.31 320
对比例2 0.59 35 1.24 560
表1
由表1可知，实施例1-6中聚氨酯微孔弹性体的密度、硬度、拉伸强度和断裂伸长率均在预设的标准范围内，与对比例1的硬度、断裂伸长率相近；而对比例2中聚氨酯微孔弹性体的硬度和拉伸强度明显低于实施例1-6中的聚氨酯微孔弹性体。由此可见，本发明的聚氨酯微孔弹性体具有接近于仅采用聚酯多元醇作为原料的弹性体的硬度和断裂伸长率，相较于仅采用聚醚多元醇作为原料的弹性体而言，具备更高的硬度和拉伸强度。
试验例2：耐磨性能
将实施例1-6、对比例1-2所制备的微孔弹性体试片，在室温下放置一周，然后分别测试其密度、硬度、拉伸强度和断裂伸长率，如表2所示：
磨耗损失(mm<sup>3</sup>)
实施例1 160
实施例2 190
实施例3 200
实施例4 240
实施例5 220
实施例6 190
对比例1 220
对比例2 330
由表2可知，实施例1-6中聚氨酯微孔弹性体的耐磨性能与仅采用聚酯多元醇作为原料的弹性体接近，且明显优于仅采用聚醚多元醇作为原料的弹性体。
试验例3：耐水解性能
将实施例1-6、对比例1-2所制备的微孔弹性体试片，在水环境中浸泡两周，观察微孔弹性体试片表面的情况如表3所示：
浸泡两周后表面情况
实施例1 无损坏降解
实施例2 无损坏降解
实施例3 无明显的损坏降解
实施例4 无损坏降解
实施例5 无损坏降解
实施例6 无损坏降解
对比例1 表面有明显裂纹，有明显的降解现象
由表3可知，实施例中的聚氨酯微孔弹性体在水环境中的稳定性未见负面影响，而对比例1中的聚氨酯微孔弹性体，在水环境下出现明显的开裂和降解现象。
从上述实施例的技术方案可以看出，本发明提供了一种聚氨酯微孔弹性体，以多组分多元醇与异氰酸酯组分、辅助助剂的配合作为反应原料；其中，聚醚二元醇与异氰酸酯组分反应生成线性软链段，不仅可以起到增加聚氨酯微孔弹性体柔韧性、延长断裂伸长率的作用，同时容易形成软链段结晶，从而有效的提高聚氨酯微孔弹性体的拉伸强度和撕裂强度。聚醚三元醇和异氰酸酯组分反应生成交联键，形成支化的网络结构，这种结构可以有效的限制分子链之间的滑移，在高应变下，使压缩应力传递均匀平稳，从而有效的提高材料的抗形变能力。聚酯二元醇与异氰酸酯组分反应，在弹性体中形成物理交联点，该结构协调了高化学交联密度带来的结晶微区的破坏和断裂伸长率的降低；另外，物理交联点的形成有利于微相分离程度增加，从而使聚氨酯微孔弹性体的力学性能进一步提高。三种多元醇所带来的物理交联点、化学交联点和结晶微区相结合，使得到的聚氨酯微孔弹性体在具有较低密度的情况下，同时具有优异的拉伸强度、撕裂强度、耐磨、耐水解性和动态疲劳性能。另外，本发明还提供了一种应用该弹性体的鞋底材料，以及一种应用该弹性体的减震材料。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述的聚氨酯微孔弹性体密度为0.5g/cm3-0.8g/cm3、硬度为35邵D-55邵D、拉伸强度为1MPa-3MPa、断裂伸长率为200％-500％、磨耗损失100mm3-250mm3。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述的聚氨酯微孔弹性体由异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分通过反应得到；
且所述异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与所述异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1-2.4)。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯组分中异氰酸酯基团与所述异氰酸酯反应性组分中羟基的摩尔比为1：(1.2-1.5)。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯组分包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、氢化4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种，或以上多种异氰酸酯单体经过反应得到的聚异氰酸酯、异氰酸酯二聚体或异氰酸酯三聚体。
5.根据权利要求2所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：
Figure FDA0003453368850000011
6.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯反应性组分按照质量百分比包括：
Figure FDA0003453368850000012
Figure FDA0003453368850000021
7.根据权利要求5或6所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述异氰酸酯反应性组分还包括5％-10％的耐磨剂。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述耐磨剂包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、巴西棕榈蜡、炭黑、白炭黑中一种或多种的组合。
9.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述聚醚二元醇的起始剂为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，数均分子量为600-3000。
10.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述聚醚三元醇的起始剂为丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、三乙醇胺中的一种或多种，数均分子量为600-4000。
11.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述聚酯二元醇包括聚己二酸系聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二醇中的一种或多种，数均分子量为400-4000；
其中，二元醇的缩聚单元包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、2-甲基丙二醇、1，6-己二醇中的一种或多种。
12.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述扩链交联剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺中的一种或多种。
13.根据权利要求5所述的聚氨酯微孔弹性体，其特征在于，所述催化剂为胺类催化剂、有机金属类催化剂的其中一种或两种的组合。
14.一种鞋底材料，其特征在于：利用权利要求1-13任一所述的聚氨酯微孔弹性体制备而成。
15.一种减震材料，其特征在于：利用权利要求1-13任一所述的聚氨酯微孔弹性体制备而成，可应用于汽车和桥梁的减震体系中。
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