CN101353414B - 一种快速脱模的聚氨酯弹性体组合物及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种快速脱模浇注型聚氨酯弹性体组合物,采用双组分体系,一是预聚物组分:二异氰酸酯与多元醇反应,得到NCO%=9%~15%(重量)的预聚物,多元醇采用分子量在1000~3000范围内,官能度为2或3的聚环氧丙烷醚多元醇;二是聚合物组分:采用分子量为1000~3000,官能度为2或3的聚环氧丙烷醚多元醇、芳香二元胺固化剂、催化剂组成。预聚物组分与聚合物组分以重量比1∶1混合,浇注、硫化成型,制品可在10分钟后脱模,而且无需后硫化,得到制品硬度为shoreA80~97的浇注型聚氨酯弹性体,具有优异的力学性能。本发明主要用于聚醚型聚氨酯弹性体制品的制作,如聚氨酯胶轮、聚氨酯板材、胶辊等制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速脱模的浇注型聚氨酯弹性体。
背景技术
聚氨酯是一种性能介于橡胶与塑料之间的高分子合成材料,其特点是硬度调整范围宽,既有橡胶的弹性又有塑料的硬度,具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能。用于生产聚氨酯弹性体的预聚物通常都是采用TDI或MDI和多元醇反应制得的,前者通常采用胺类扩链剂用于聚氨酯弹性体的生产,如MOCA、E-300等,后者通常采用醇类扩链剂如1,4丁二醇、HQEE等。该类产品的制作大都需要高温(110~120℃)硫化成型,而且脱模时间长,制品脱模后需要在110~120℃加温硫化,既影响产量,又浪费能源。并且TDI体系的预聚体在生产和加工制品过程中,由于TDI的饱和蒸汽压低,挥发性高,毒性大,会对人体及周围环境造成较大的危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种快速脱模的浇注型氨酯弹性体组合物及其使用方法,组合物本身对环境污染小,生产过程能够大大提高产量、降低成本和节约能源,并且得到的制品具有优异的力学性能和良好的加工工艺性能,可以用于聚氨酯工业胶轮及其它聚氨酯杂件的制备。
本发明一种快速脱模的聚氨酯弹性体组合物,其特征在于由两种组分组成:
预聚物组分:以重量百分数计,使用二异氰酸酯37%~55%与聚醚多元醇45%~63%在70℃~90℃反应,得到NCO%=9%~15%的预聚物,其中所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)、MDI-50、炭化二亚胺改性的液化MDI以及它们的混合物,所述聚醚多元醇采用官能度为2或3,数均分子量在1000~3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇;
聚合物组分:以重量百分数计,将数均分子量为1000~3000,官能度为2或3的聚环氧丙烷醚多元醇64%~79.5%、芳香二元胺固化剂20%~35%、催化剂0.5%~1.0%,在100~110℃,-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分,其中催化剂选自二月桂酸二丁基锡、有机铅、有机铋、有机汞其中的一种或一种以上,芳香二元胺固化剂为MOCA(3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷)或E-300(3,5-二甲硫基甲苯二胺)。
其中预聚物组分中优选的NCO%=10%~15%。
本发明预聚物组分和聚合物组分独立包装。其使用方法,亦即利用预聚物组分和聚合物组分制作弹性体制品的方法为:预聚物与聚合物组分以1∶1的重量比例混合,混合温度为25℃~35℃,然后按照通常方式浇注、硫化成型,制品硫化温度为70℃~80℃,硫化10分钟脱模,得到硬度为shoreA80~97的聚氨酯弹性体制品。
本发明采用MDI用于预聚物的合成,由于采用了以MDI为主的二异氰酸酯,MDI的饱和蒸汽压高,不易挥发,对人体和周围环境的危害较小,选用芳胺类扩链剂用于聚氨酯弹性体的制作,工艺性能良好,制品具有优异的力学性能。同时采用双组分体系,使制品加工可以在较低的温度下进行,降低了能耗并缩短了脱模时间,提高了生产效率,而且制品脱模后无需后硫化处理。本发明主要用于聚醚型聚氨酯弹性体制品的制作,如聚氨酯工业胶轮、聚氨酯板材、胶辊等制品。
具体实施方式
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。
实施例所用材料如下:
PPG2000 数均分子量2000,不饱和度0.005mmol/g的聚环氧丙烷醚二元醇
PPG1000 数均分子量10000,不饱和度0.005mmol/g聚环氧丙烷醚二元醇
PPG3000 数均分子量30000,不饱和度0.005mmol/g聚环氧丙烷醚二元醇
PPG3600 数均分子量6000,伯羟基含量70%,聚环氧丙烷醚三元醇
MDI-1004,4-二苯基甲烷二异氰酸酯
液化MDI 炭化二亚胺改性的MDI
MDI-504,4-二苯基甲烷二异氰酸酯50%,2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯50%
MOCA 3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷
TDI-802,4-甲苯二异氰酸酯80%,2,6-甲苯二异氰酸酯20%
E-3003,5-二甲硫基甲苯二胺
实施例1:
(1)聚合物组分:官能度2、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)30%和官能度3、分子量6000的聚醚多元醇(PPG3600)34%、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)35%、有机铋催化剂1%和在100~110℃,-0.095MPa下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分。
(2)预聚物组分:是以2官能度、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)45%、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5055%在70℃~90℃反应2小时得到异氰酸根含量为15%的预聚物。
(3)反应部分(进行制品生产时):将预聚物组分与聚合物组分以1∶1的比例混合,混合温度30℃。然后按照通常方式浇注、硫化成型(在70℃~80℃下硫化),10分钟后开模,后硫化得到硬度为shoreA97的聚氨酯弹性体制品。
实施例2:
(1)聚合物组分:官能度2、分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)30.5%和官能度3、分子量6000的聚醚多元醇(PPG3600)39、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)30%、有机汞催化剂0.5%在100~110℃,-0.095MPa下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分。
(2)预聚物组分:是以2官能度、分子量2000的聚醚多元醇(PPG-2000)54.5%、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-10020%和MDI-5025.5%在70℃~90℃反应2小时得到异氰酸根含量为13%的预聚物。
(3)反应部分(进行制品生产时):将预聚物组分与聚合物组分以1∶1的比例混合,混合温度30℃。然后按照通常方式浇注、硫化成型(在70℃~80℃下硫化),10分钟后开模,后硫化得到硬度为shoreA90的聚氨酯弹性体制品。
实施例3:
(1)聚合物组分:官能度2、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)20和官能度3、分子量6000的聚醚多元醇(PPG3600)59、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)20%、有机铅催化剂1%在100~110℃,-0.095MPa下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分。
(2)预聚物组分:是以2官能度、分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)63%、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5024%、液化MDI 13%,在70℃~90℃反应2小时得到异氰酸根含量为9%的预聚物。
(3)反应部分(进行制品生产时):将预聚物组分与聚合物组分以1∶1的比例混合,混合温度30℃。然后按照通常方式浇注、硫化成型(在70℃~80℃下硫化),10分钟后开模,后硫化得到硬度为shoreA80的聚氨酯弹性体制品。
实施例4:
(1)聚合物组分:官能度2、分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)20和官能度3、分子量6000的聚醚多元醇(PPG3600)59、3,5-二甲硫基甲苯二胺(E-300)20%、二月桂酸二丁基锡催化剂1%在100~110℃,-0.095MPa下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分。
(2)预聚物组分:是以2官能度、分子量3000的聚醚多元醇(PPG2000)60%、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5022%、液化MDI 18%,在70℃~90℃反应2小时得到异氰酸根含量为10.5%的预聚物。
(3)反应部分(进行制品生产时):将预聚物组分与聚合物组分以1∶1的比例混合,混合温度30℃。然后按照通常方式浇注、硫化成型(在70℃~80℃下硫化),10分钟后开模,后硫化得到硬度为shoreA85的聚氨酯弹性体制品。
对比实例:是以2官能度、分子量1000的聚谜多元醇70%、甲苯二异氰酸酯(TDI-80)30%,得到异氰酸根含量为6%左右的预聚体。
固化剂3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和预聚物以0.9的NH2/NCO的摩尔比进行反应,混合温度为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,得到硬度为shoreA95±2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 | 实施例4 | 对比实例 |
硬度(邵A) | 97 | 90 | 80 | 85 | 90 |
拉伸强度(Mpa) | 35 | 30 | 20 | 24 | 25 |
伸长率% | 540 | 580 | 700 | 630 | 460 |
撕裂强度(KN/m) | 88 | 78 | 60 | 65 | 72 |
回弹% | 30 | 35 | 40 | 37 | 25 |
脱模时间(min) | 10 | 10 | 10 | 10 | 45 |
Claims (2)
1.一种快速脱模的聚氨酯弹性体组合物,其特征在于由两种组分组成:
预聚物组分:以重量百分数计,使用二异氰酸酯37%~55%与聚醚多元醇45%~63%在70℃~90℃反应,得到NCO%=10%~15%的预聚物,其中所述二异氰酸酯为MDI-100、MDI-50、炭化二亚胺改性的液化MDI以及它们的混合物,所述聚醚多元醇采用官能度为2或3,数均分子量在1000~3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇;
聚合物组分:以重量百分数计,将数均分子量为1000~3000,官能度为2或3的聚环氧丙烷醚多元醇64%~79.5%、芳香二元胺固化剂20%~35%、催化剂0.5%~1.0%,在100~110℃,-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05%,得到聚合物组分,其中催化剂选自二月桂酸二丁基锡、有机铅、有机铋、有机汞其中的一种或一种以上,芳香二元胺固化剂为3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷或3,5-二甲硫基甲苯二胺。
2.一种权利要求1所述聚氨酯弹性体组合物的使用方法,其特征在于将预聚物组分与聚合物组分以1∶1的重量比例混合,混合温度25℃~35℃,浇注,在70℃~80℃下硫化成型,10分钟后脱模,得到硬度为shore A 80~97的聚氨酯弹性体制品。
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