CN101353407A

CN101353407A - 一种二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法

Info

Publication number: CN101353407A
Application number: CNA2008101391435A
Authority: CN
Inventors: 徐军; 陈伟; 陈海良; 张芳; 宋淑芳
Original assignee: SHANGDONG DONG DA INOV POLYUERTHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGDONG DONG DA INOV POLYUERTHANE CO Ltd; Shandong Dongda Inov Polyurethane Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2009-01-28

Abstract

一种二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法，是由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)及其改性MDI产品和聚醚多元醇反应合成聚氨酯预聚体，预聚体与芳香二胺固化剂反应用于浇注型聚氨酯弹性体制品的制作，制品具有优异的力学性能，由于采用了二苯基甲烷二异氰酸酯，使预聚物更加安全环保。所制备的浇注型聚氨酯弹性体，主要用于聚醚型聚氨酯弹性体制品的制作，如聚氨酯弹性体胶轮、胶辊、胶棒和胶板等制品。

Description

一种二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体，特别是指一种浇注型聚氨酯弹性体的制备方法。

技术背景

聚氨酯弹性体是一种主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的高分子嵌段聚合物。聚氨酯弹性体通常是由聚醚或聚酯多元醇和TDI或MDI等多异氰酸酯反应合成预聚物，然后再与扩链剂反应生成聚合物。

聚氨酯弹性体是一种介于橡胶和塑料之间的高分子聚合材料，具有很高的强度和伸长率，同时它的硬度范围广，具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能。

通常用于生产聚氨酯弹性体预聚体的原料都是采用TDI和多元醇反应制得的，然后再采用胺类扩链剂用于聚氨酯弹性体的生产，如MOCA、E-300等。由于TDI的蒸汽压高(20℃1.33Pa)、挥发性高、毒性大，在生产和加工过程中会对人体造成较大的危害；而MDI的蒸汽压低(20℃1.33×10-3Pa)，挥发性小，因此，选用对人体危害小的MDI，替代对人体有毒害的TDI。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法，采用MDI用于聚氨酯弹性体预聚体的合成，更加安全环保，而且制品具有优异的力学性能。

本发明二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于由芳香二胺固化剂和聚氨酯预聚物以0.9的NH₂/NCO的摩尔比进行混合反应，反应温度为75℃～85℃，制品硫化温度为100℃～120℃，硫化30～60分钟脱模，在90℃～110℃后硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品，其中所述聚氨酯预聚物按照质量百分数是用二苯基甲烷二异氰酸酯23％～34％与聚醚多元醇66～77％在75℃～85℃反应3小时，真空脱除气泡，取样检测异氰酸酯质量百分含量达到4～5.5％时得到的，所述芳香二胺固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺(E-300)及其混合物。

对于聚氨酯预聚物，其中聚醚多元醇分子量在1000～3000范围内，优选数均分子量为1000或2000由丙二醇和环氧丙烷合成的官能度为2的聚醚多元醇、数均分子量为3000由甘油、环氧丙烷合成的官能度为3的聚醚多元醇中的一种或多种。使用的二异氰酸酯选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)，含有50％2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯和50％4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)，液化MDI以及其混合物。

本发明芳香二胺固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)，E-300(3，5-二甲硫基甲苯二胺)或它们的混合物，优选3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)。

本发明采用二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性产品用于聚氨酯弹性体预聚体的合成，并选用芳香二胺固化剂用于聚氨酯弹性体的制作，制品具有优异的力学性能，由于采用了二苯基甲烷二异氰酸酯，使预聚物更加安全环保。所制备的浇注型聚氨酯弹性体，主要用于聚醚型聚氨酯弹性体制品的制作，如聚氨酯弹性体胶轮、胶辊、胶棒和胶板等制品。

具体实施方法

以下结合实施例说明本发明，但不限制本发明。实施例中未作特别说明，其中的百分数均为质量百分数。

实施例所用材料：

1000分子量聚醚多元醇：数均分子量1000，官能度为2，丙二醇、环氧丙烷合成的聚醚多元醇；

2000分子量聚醚多元醇：数均分子量2000，官能度为2，丙二醇、环氧丙烷合成的聚醚多元醇；

3000分子量聚醚多元醇：数均分子量3000，官能度为3，甘油、环氧丙烷合成的聚醚多元醇；

MDI-50：4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯50％，2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯50％；

MDI-100：4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯；

液化MDI：碳化二亚胺改性的MDI-100；

MOCA：3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷；

E-300：3，5-二甲硫基甲苯二胺。

实施例1

预聚体：1000分子量聚醚多元醇占57％、3000分子量聚醚多元醇占20％，MDI-50占23％。在70℃～90℃温度条件下，搅拌混合反应2～3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根质量百分含量为4％的预聚体，检测异氰酸酯质量百分含量合格后，包装贮存，备用。

预聚体和MOCA按照质量百分比100∶11.5混合反应，混合温度为75℃～85℃，浇注入模具，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，制品再在100℃～115℃环境中后硫化8～10小时，得到硬度80A聚氨酯弹性体制品。

实施例2

预聚体：1000分子量聚醚多元醇67.5％、MDI-5020％，MDI-10012.5％，合计100％。在70℃～90℃反应2～3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为5％的弹性体预聚体，检测异氰酸酯质量百分含量合格后，包装贮存，备用。

固化剂选自E-300。

预聚体和E-300按照质量百分比100∶11.5混合反应，混合温度为75℃～85℃，浇注入模具，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，制品再在100℃～115℃环境中后硫化8～10小时，得到硬度90A的聚氨酯弹性体制品。

实施例3

预聚体：2000分子量聚醚多元醇6％，1000分子量聚醚多元醇61％、MDI-5022％，MDI-1005％，液化MDI 6％。在70℃～90℃反应2～3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为5.5％的弹性体预聚体，检测异氰酸酯质量百分含量合格后，包装贮存，备用。

预聚物和MOCA按照质量百分比100∶15.5混合反应，混合温度为75℃～85℃，浇注入模具，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，制品再在100℃～115℃环境中后硫化8～10小时，得到硬度95A的聚氨酯弹性体制品。

聚氨酯弹性体制品性能如下表：

项目	实施例1	实施例2	实施例3
项目	实施例1	实施例2	实施例3	硬度(邵A)	80	90	95
拉伸强度(Mpa)	20	26	32	硬度(邵A)	80	90	95
拉伸强度(Mpa)	20	26	32	伸长率％	550	510	450
撕裂强度(KN/m)	60	69	76	伸长率％	550	510	450
撕裂强度(KN/m)	60	69	76	回弹％	40	30	27

Claims

1、一种二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于由芳香二胺固化剂和聚氨酯预聚物以0.9的NH₂/NCO的摩尔比进行混合反应，反应温度为75℃～85℃，制品硫化温度为100℃～120℃，硫化30～60分钟脱模，在90℃～110℃后硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品，其中所述聚氨酯预聚物按照质量百分数是用二苯基甲烷二异氰酸酯23％～34％与聚醚多元醇66～77％在75℃～85℃反应3小时，真空脱除气泡，取样检测异氰酸酯质量百分含量达到4～5.5％时得到的，所述芳香二胺固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺及其混合物。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述聚醚多元醇分子量在1000～3000范围内。

3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述聚醚多元醇选用数均分子量为1000或2000由丙二醇和环氧丙烷合成的官能度为2的聚醚多元醇、数均分子量为3000由甘油、环氧丙烷合成的官能度为3的聚醚多元醇中的一种或多种。

4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述二苯基甲烷二异氰酸酯选自MDI-100、MDI-50、液化MDI以及其混合物。

5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述芳香二胺固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷。