CN101469053B - Ndi/mdi基聚氨酯微孔弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MDI/NDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，旨在解决现有MDI技术中聚氨酯微孔弹性体疲劳形变值高的问题。本发明的制备方法包括：预聚体的制备、预聚体的混合、浇注和后熟化等工艺步骤。通过本发明方法制备的产品用作承受动态疲劳的高强度阻尼元件如汽车等交通工具的缓冲减震元件和桥梁减震块等，优化了MDI技术微孔弹性体的动态疲劳性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，特别涉及优化MDI基微孔弹性体动态疲劳性能。
背景技术
由于聚氨酯微孔弹性体具有优良的静态和动态力学性能，特别用于摇摆震动和阻尼体系。它们的工业重要性取决于其好的机械性能与便宜、方便的加工方法的结合。使用不同混合比的各种化学结构组分可以生产出机械性能和加工性能区别很大的产品。众所周知，基于1.5-NDI的微孔弹性体性能优良，在动态疲劳性能、疲劳形变性能方面具有其他异氰酸酯基产品无法企及的优势，所以一直作为高端产品用于特殊领域。其缺点是NDI基预聚体寿命短；生产弹性体时两组分比例悬殊，生产过程对设备精度要求较高，生产工艺稳定性差。而MDI基预聚体寿命长、生产弹性体时两组分比例相当，生产过程容易控制；最重要的是MDI基微孔弹性体原料易得，成本低廉而倍受市场欢迎。
但MDI技术与NDI技术相比，也存在产品在动态负荷下形变值较高的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有MDI基微孔弹性体技术中存在的动态疲劳形变值较高这一缺陷，为优化MDI基微孔弹性体动态疲劳性能而提出的一种NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，包括如下步骤：
(1)预聚体的制备：过量的MDI与聚醚多元醇或聚酯多元醇或含羟基的聚碳酸酯在70-90℃下反应2小时，形成端-NCO基含量≤10.0％的MDI预聚体；过量的NDI与聚醚多元醇或聚酯多元醇或含羟基的聚碳酸酯在100-140℃下反应0.5小时，形成端-NCO基含量≤10.0％的NDI预聚体；
(2)预聚体的混合：将MDI预聚体和NDI预聚体按重量比1∶1-6∶1混合形成均匀的混合物；
(3)浇注：将混合物与交联剂组分按重量比100∶(8-15)混合后，注入温度为80-95℃的模具中，预熟化后脱模；
(4)后熟化：脱模后的制品于110℃下后熟化13-16小时，制得MDI/NDI基聚氨酯微孔弹性体。
本发明步骤(2)中，MDI预聚体和NDI预聚体的重量比最好为4∶1-3∶1。
本发明步骤(1)中，聚酯多元醇优选分子量为800-3500、官能度为2的聚酯多元醇，如：聚己二酸-乙二醇酯、聚己二酸-丁二醇-乙二醇酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚醚酯和含有侧甲基的聚酯多元醇
本发明步骤(3)中，所述的交联剂组分为小分子醇类扩链剂、胺类催化剂、水、非离子型表面活性剂的混合物。小分子醇类扩链剂优选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇和丙二醇；胺类催化剂优选市售Dabco 33Lv；非离子型表面活性剂优选市售DC 193或蓖麻油硫酸或脂肪酸钠盐等乳化剂。
本发明采用低压发泡机实现预聚体与交联剂组分的计量和混合。
随后的对比实施例和实施例将证明，通过本发明方法制得的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体优化了MDI技术微孔弹性体的动态疲劳性能，适用作承受动态疲劳的高强度阻尼元件如汽车等交通工具的缓冲减震元件和桥梁减震块等。
附图说明
图1本发明对比实施例和实施例中微孔弹性体制品的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
对比实施例1
分子量为2000的聚(乙二醇-己二酸)酯和NDI在120-140℃条件下反应，得-NCO含量为6.25％的预聚体；交联剂组分以聚(乙二醇己二酸)酯为主，助剂组分包括发泡剂水、催化剂、表面活性剂等，其中助剂组分占交联剂总量的15％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和交联剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体制品(如图1)和试片(150×150×30mm)，30min后脱模，再放入110℃烘箱中后熟化15小时。
按照本实施例制备的试片和制品在室温下放置一周，然后测其动态疲劳性能和静态压缩变定性能。
测试结果见表1。
对比实施例2
分子量为2000的聚己内酯酯和MDI在70～90℃条件下反应，，得-NCO含量为8.50％的预聚体；交联剂组分以1.4丁二醇为主，助剂组分包括发泡剂水、催化剂市售Dabco 33Lv、表面活性剂市售DC 193，其中助剂组分占交联剂总量的5％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和交联剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体制品(如图1)和试片(150×150×30mm)，20min后脱模，再放入110℃烘箱中后熟化15小时。
按照本实施例制备获得的制品和制品在室温下放置一周，然后测其动态疲劳性能和静态压缩变定性能。测试结果见表1。
实施例1
分子量为2000的聚己内酯和NDI在120-140℃条件下反应，得-NCO含量为8.2％的预聚体——WNDI
分子量为2000的聚己内酯和MDI在70～90℃条件下反应，得-NCO含量为8.2％的预聚体——WMDI
取WMDI∶WNDI＝5∶1充分混合于90℃备用。
交联剂组分以1.4丁二醇为主，助剂组分包括：发泡剂水、催化剂市售Dabco33Lv、表面活性剂市售DC 193等，其中助剂组分占交联剂总量的5％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体混合物和交联剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体制品(如图1)和试片(150×150×30mm)，30min后脱模，再放入110℃烘箱中后熟化15小时。
按照本实施例制备的试片和制品在室温下放置一周，然后测其动态疲劳性能。测试结果如表1所示。
实施例2
取WMDI∶WNDI＝4∶1充分混合于90℃备用。其他同实施例1。
实施例3
取WMDI∶WNDI＝3∶1充分混合于90℃备用。其他同实施例2。
表1：对比实施例1-2和实施例1-3制备的微孔弹性体的动态疲劳性能
| 序号 | 项目 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 1 | WMDI∶WNDI | 0/1 | 1/0 | 5/1 | 4/1 | 3/1 |
| 2 | 静态压缩变定Cs％ | 16 | 58 | 25 | 18 | 15 |
| 3 | 动态疲劳形变ΔL，mm | 8 | 19 | 16 | 9 | 8 |
| 1、静态压缩变定(Cs％)测试方法：从试片中取出50×50×10mm去皮试块，测量试片原始高度h0和垫片高度h2。压缩试片高度的40％，于70℃的烘炉中老化22hr，室温下放置2hr再卸压，测量老化后高度h1。Cs％＝(h0-h1)/(h0-h2)×100％。2、动态疲劳形变(ΔL)测试方法：测量制品原始高度h0，沿制品高度方向以2HZ的频率、压缩制品高度的50％、共循环40万次，测制品疲劳后高度h1。ΔL＝h0-h1 | ||||||
Claims (6)
1. 一种NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)预聚体的制备：过量的MDI与聚醚多元醇或聚酯多元醇或含羟基的聚碳酸酯在70-90℃下反应2小时，形成端-NCO基含量≤10.0％的MDI预聚体；过量的NDI与聚醚多元醇或聚酯多元醇或含羟基的聚碳酸酯在100-140℃下反应0.5小时，形成端-NCO基含量≤10.0％的NDI预聚体；
(2)预聚体的混合：将MDI预聚体和NDI预聚体按重量比1∶1-6∶1混合形成均匀的混合物；
(3)浇注：将混合物与交联剂组分按重量比100∶(8-15)混合后，注入温度为80-95℃的模具中，预熟化后脱模；
(4)后熟化：脱模后的制品于110℃下后熟化13-16小时，制得MDI/NDI基聚氨酯微孔弹性体。
2. 根据权利要求1所述的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，步骤(2)中，MDI预聚体和NDI预聚体的重量比为4∶1-3∶1。
3. 根据权利要求1所述的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，所述的聚酯多元醇的分子量为800-3500，官能度为2。
4. 根据权利要求3所述的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，聚酯多元醇为聚己二酸-乙二醇酯、聚己二酸-丁二醇-乙二醇酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚醚酯或含有侧甲基的聚酯多元醇。
5. 根据权利要求1所述的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，步骤(3)所述的交联剂组分为小分子醇类扩链剂、胺类催化剂、水、非离子型表面活性剂的混合物。
6. 根据权利要求5所述的NDI/MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，小分子醇类扩链剂为乙二醇、丁二醇、二乙二醇或丙二醇；胺类催化剂为市售Dabco 33Lv；非离子型表面活性剂为市售DC 193或蓖麻油硫酸或脂肪酸钠盐。
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