CN101469054B - Ppdi基聚氨酯微孔弹性体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以对苯二异氰酸酯(PPDI)为异氰酸酯组分的聚氨酯微孔弹性体的制备方法。该制备方法包括预聚体的制备，混合、模塑，后熟化等步骤。通过本发明方法制得的PPDI基聚氨酯微孔弹性体具有改进的压缩变定性能和球回弹度，主要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。

Description

PPDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，特别指以对苯二异氰酸酯(PPDI)为异氰酸酯组分的聚氨酯微孔弹性体的制备方法。
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，特别适用于制作摇摆震动状况下的阻尼体系元件。他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。
中国专利CN1982351A于2007年06月20日公开了一种NDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)预聚体的制备：过量的多异氰酸酯与多元醇在120-140℃条件下反应，形成端-NCO基的预聚体；(2)浇注：将预聚体与扩链剂组分按比例混合，反应料液注入温度为80-95℃的模具中，预熟化后脱模；(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化13-16小时。
中国专利CN1982352A于2007年06月20日公开了的一种MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)预聚体的制备：过量的多异氰酸酯与多羟基化合物在70-90℃条件下反应，形成端-NCO基的预聚体；(2)浇注：将预聚体与扩链剂组分按比例混合，反应料液注入温度为80-95℃的模具内，预熟化后脱模；(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化13-16小时。
众所周知，基于NDI的微孔弹性体动态性能优良，但其生产工艺上存在诸如预聚体储存稳定期短、生产周期长等缺点；而基于MDI的微孔弹性体虽然原料价格低廉、预聚体稳定性好、生产周期短等优点，但它也存在动态负荷下形变较大、球回弹度低的缺陷。基于此，试图找出一种物性优良生产工艺简单的新方法，解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种PPDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，以克服现有技术中基于NDI的微孔弹性体生产工艺上的缺点，解决基于MDI基的微孔弹性体压缩变定值高、动态疲劳形变较大、球回弹度较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出的PPDI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PPDI与多元醇在100-120℃条件下反应，形成NCO含量≤10％的端NCO基的预聚体；所述多元醇选自官能度为2，分子量1500-3000的聚己二酸酯、聚己內酯、聚四氢呋喃共聚醚、聚碳酸酯、聚醚酯共聚物或者上述聚酯的混合物；
(2)混合、模塑：将预聚体与扩联剂按异氰酸酯指数为100％的比例混合后注入温度为90-110℃的模具中模塑成型；
(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化14-24小时。
本发明上述步骤(1)中所述的多元醇优选聚己二酸酯；步骤(2)中的预聚体与扩联剂组分的反应采用低压发泡机来实现物料的计量、混合和浇注过程的，其中预聚体与扩联剂的比例以异氰酸酯指数为100％为基准。。
本发明中，扩联剂由聚酯多元醇、发泡剂、乳化剂和催化剂组成，且聚酯多元醇优选聚己二酸酯，发泡剂优选水，催化剂优选叔胺类催化剂，乳化剂优选阴离子表面活性剂。
相对于现有技术，本发明方法一方面克服了NDI基微孔弹性体生产工艺上存在诸如预聚体储存稳定期短、生产周期长等缺点，同时也克服了基于MDI的微孔弹性体动态负荷下形变较大、静态压缩变定值高、球回弹度低的问题。通过本发明方法制备的产品主要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是本发明用于测定动态疲劳性能的微孔弹性体模制品的结构示意图。
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说明。
(1)本发明下述实施例和对比实施例所述动态疲劳性能测试结果均是通过如下动态疲劳性能测试获得的：
将形状如图1的模制品处于4KN、2.0HZ频率、无风冷的条件下循环400000次后，以制品的高度损失表征疲劳形变值：
ΔL＝(H0-H1)
其中：ΔL为动态疲劳形变；
H0为制品原始高度；
H1为制品疲劳后高度。
(2)本发明下述实施例和对比实施例所述静态压缩变定性能测试结果均是通过如下测试方法获得：
从制品中取出10×10×10mm去皮试块，测量原始高度h0，垫片高度h2，压缩制品高度的40％，70℃×22hr热老化，室温下放置2hr再卸压，测量老化后高度h1。计算方法：Cs％＝(h0-h1)/(h0-h2)×100％。
(3)本发明下述实施例和对比实施例所述球回弹度测试结果均是依据ASTM3574标准测得。
对比实施例1
分子量为2000的聚己二酸乙二醇酯和MDI在70-100℃条件下反应，得NCO含量为8.5％的预聚体，扩联剂以已二醇为主，发泡剂水、叔胺类催化剂、阴离子表面活性剂占总量的3％。
采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩联剂，将反应料液注入90℃的模具中，15min后脱模，再于110℃后熟化24hr。
制品于室温下放置一周，取样测压缩变定、球回弹度和动态疲劳性能。测试结果见表1。
对比实施例2
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、叔胺催化剂、阴离子表面活性剂等，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65-90℃的模具中，制造微孔弹性体制品(如附图)，30min后脱模，再放入110℃烘箱中后熟化24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以及球回弹度。
测试结果见表1。
实施例1
分子量为2000的聚己二酸乙二醇酯和PPDI在90-110℃条件下反应，得NCO含量为6.2％的预聚体，扩联剂以聚己二酸酯为主，发泡剂水、叔胺类催化剂、阴离子表面活性剂占总量的3％。
采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩联剂，将反应料液注入110℃的模具中，30min后脱模，再于110℃后熟化24hr。
本实施例制备获得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以及球回弹度。
测试结果见表1。
实施例2
分子量为2000的聚己内酯和PPDI在90-110℃条件下反应，得NCO含量为8.50％的预聚体，扩联剂以聚己二酸酯为主，发泡剂水、叔胺类催化剂、阴离子表面活性剂占总量的3％。
采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩联剂，将反应料液注入110℃的模具中，30min后脱模，再于110℃后熟化24hr。
本实施例制备获得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以及球回弹度。
测试结果见表1。
表1.对比实施例1-2和实施例1-2的制品物性测试结果
  项目  对比实施例1  对比实施例2  实施例1   实施例2
  预聚体寿命   6个月   3小时   3个月   3个月
  制品脱模时间   10分钟   30分钟   10分钟   10分钟
  静态压缩变定Cs％   68   15   16   18
  球回弹度％   49   65   70   68
  动态疲劳形变值ΔL，mm   17.0   8.5   10.0   9.5

Claims (2)

1.一种PPDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，该制备方法包括如下步骤：
(1)预聚体的制备：过量的PPDI与多元醇在100-120℃条件下反应，形成NCO含量≤10％的端NCO基的预聚体；所述多元醇选自官能度为2，分子量为1500-3000的聚己二酸酯、聚己內酯、聚四氢呋喃共聚醚、聚碳酸酯或聚醚酯共聚物；
(2)混合、模塑：将预聚体与扩联剂按异氰酸酯指数为100％的比例混合后注入温度为90-110℃的模具中模塑成型，扩联剂由聚酯多元醇、发泡剂、乳化剂和催化剂组成；
(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化14-24小时，制得PPDI基聚氨酯微孔弹性体。
2.根据权利要求1所述的PPDI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酯，发泡剂为水，催化剂为叔胺类催化剂，乳化剂为阴离子表面活性剂。
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