專利名稱：含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚氨酯彈性體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法和在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
汽車輪胎是一種重要的汽車配件，它是一種產(chǎn)量最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、性能要求最高的橡膠制品，其耗膠量占全部橡膠制品耗膠量的一半以上。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，我國正在成為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費(fèi)國，也正在成為耗膠量和輪胎產(chǎn)量居世界第一的橡膠工業(yè)和輪胎工業(yè)大國。輪胎的性能 對(duì)汽車的使用性能影響顯著，在高性能輪胎研究中的一個(gè)最關(guān)鍵問題是所謂“魔三角”，即滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕院湍湍バ匀N主要性能互相矛盾的問題，特別是滾動(dòng)阻力與抗?jié)窕缘拿芨情L(zhǎng)期以來困擾輪胎工業(yè)的老大難問題。降低輪胎的滾動(dòng)阻力可以使汽車節(jié)省燃油消耗，減少尾氣污染，提高輪胎的抗?jié)窕阅?，能顯著提高汽車在潮濕路面的行駛安全性。因此，世界各國已將研發(fā)兼具低滾動(dòng)阻力、高抗?jié)窕院透吣湍バ缘妮喬プ鳛檩喬スI(yè)升級(jí)換代的新發(fā)展趨勢(shì)。聚氨酯彈性體是一種綜合性能優(yōu)異的高分子合成材料，硬度可調(diào)范圍廣，在很寬的硬度范圍內(nèi)仍可保持較高的彈性，高強(qiáng)度、高伸長(zhǎng)率、優(yōu)良的耐油和耐溶劑性能，對(duì)于一般溶劑、氧、臭氧、福射等都有足夠的抵抗能力，聚氨酯彈性體優(yōu)異的耐磨性能使其具有“耐磨橡膠”的美稱，可見聚氨酯彈性體具備了在汽車輪胎工業(yè)中應(yīng)用的潛質(zhì)。利用聚氨酯彈性體的上述優(yōu)良性能，將其應(yīng)用于汽車輪胎方面的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，最早開發(fā)的一個(gè)產(chǎn)品是聚氨酯澆注實(shí)心輪胎，用于苛刻條件下運(yùn)輸貨物的車輛。然而，由于聚氨酯分子鏈中含有很多如氨基甲酸酯基、脲基、縮二脲基等強(qiáng)極性基團(tuán)，分子間的相互作用力大，使得聚氨酯彈性體的內(nèi)生熱大，導(dǎo)致其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能差，因而限制了聚氨酯彈性體在動(dòng)態(tài)負(fù)載情況下的應(yīng)用，使由聚氨酯彈性體制備的汽車輪胎一般也僅適用于低速運(yùn)行的場(chǎng)合，如剪草車、拖拉機(jī)、起重機(jī)、工業(yè)叉車等。為了使由聚氨酯彈性體制備的汽車輪胎適用于高速運(yùn)行，美國固特異輪胎橡膠公司開發(fā)出了聚氨酯/橡膠復(fù)合輪胎，它通過對(duì)硫化膠表面進(jìn)行改性以提高聚氨酯彈性體與橡膠界面的粘合強(qiáng)度，使聚氨酯彈性體應(yīng)用于汽車輪胎工業(yè)、作為橡膠輪胎的胎面膠成為可能。近年來，固特異公司研發(fā)了一種以三聚異氰酸酯作原料制備的聚氨酯彈性體，其耐高溫性能和物理機(jī)械性能均有較大提高，從聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)出發(fā)改善聚氨酯彈性體的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，并利用該彈性體研制了新一代聚氨酯輪胎。盡管目前已有將聚氨酯彈性體應(yīng)用于汽車輪胎的報(bào)道，但仍然有很多不盡人意之處，特別是在提高聚氨酯彈性體的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面仍然存在顯著的不足。因此，利用聚氨酯材料的“可剪裁性”，設(shè)計(jì)并合成具有特定結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異、具有在高性能輪胎中應(yīng)用潛質(zhì)的新型聚氨酯彈性體，不僅對(duì)聚氨酯工業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展也有積極的推動(dòng)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的聚氨酯彈性體動(dòng)態(tài)力學(xué)性能差的顯著不足，提供一類具有較好動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體，同時(shí)本發(fā)明還提供該彈性體的制備方法。本發(fā)明的目的還在于提供該聚氨酯彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。本發(fā)明的含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體的分子結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體，其特征在于分子結(jié)構(gòu)式如下
2.權(quán)利要求1所述含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于包括如下步驟步驟1:N-正烷基二乙醇胺的制備將1. 00摩爾的1-溴代正烷烴(CnH2n+1—Br)和O. 5 2. O摩爾的二乙醇胺加入到乙腈-甲醇混合溶劑中，回流反應(yīng)36飛O小時(shí)后結(jié)束反應(yīng)，將反應(yīng)混合溶液濃縮后，先用乙醚洗滌， 再用甲醇-乙酸乙酯混合溶劑重結(jié)晶，即得到相應(yīng)的N-正烷基二乙醇胺季銨鹽；然后將該 N-正烷基二乙醇胺季銨鹽溶于去離子水中，加入過量氨水溶液，得到大量白色絮狀物質(zhì)，經(jīng)乙醚萃取即得到相應(yīng)的N-正烷基二乙醇胺，其結(jié)構(gòu)式如式(2)所示，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2中，N-正烷基二乙醇胺為N-正葵烷基二乙醇胺、N-烷基二乙醇胺、N-正十二烷基二乙醇胺、N-十三烷基二乙醇胺、N-正十四烷基二乙醇胺、N-正十五烷基二乙醇胺、N-正十六烷基二乙醇胺、N-正十七烷基二乙醇胺、N-正十八烷基二乙醇胺、N-正十九烷基二乙醇胺、N-正二十烷基二乙醇胺、N-正二i^一烷基二乙醇胺、N-正二十二烷基二乙醇胺、N-正二十三烷基二乙醇胺、N-正二十四烷基二乙醇胺、N-正二十五烷基二乙醇胺、N-正二十六烷基二乙醇胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述-NCO基團(tuán)封端的含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯預(yù)聚體的-NCO基團(tuán)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49TlO%。
5.權(quán)利要求1所述含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體及其制備方法與應(yīng)用，所述含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體的分子結(jié)構(gòu)式中包括三部分，其中A部分來自N-正烷基二乙醇胺，B部分來自甲苯二異氰酸酯(TDI)，C部分來自分子量1000的聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)。所述制備方法包括步驟1N-正烷基二乙醇胺的制備；步驟2-NCO基團(tuán)封端的含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯預(yù)聚體的制備；步驟3含長(zhǎng)烷基支鏈聚氨酯彈性體的制備。本發(fā)明還涉及該彈性體在汽車輪胎胎面中的應(yīng)用。本發(fā)明既克服了短支鏈結(jié)構(gòu)對(duì)聚氨酯彈性體力學(xué)性能的損害，又克服了現(xiàn)有的聚氨酯彈性體動(dòng)態(tài)力學(xué)性能較差的顯著的不足。
文檔編號(hào)C08G18/12GK103044654SQ201210541179
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者劉芳, 徐多文, 朱立新, 何經(jīng)緯, 賈德民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)