CN102040722A - 一种高性能聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents

一种高性能聚氨酯弹性体的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高性能聚氨酯弹性体的制备方法，是由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚合物多元醇反应合成聚氨酯预聚体，预聚体和胺类扩链剂M-CDEA反应用于浇注型聚氨酯弹性体制品的制作，制品具有优异的动态性能，力学性能。

Description

一种高性能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，特别是指一种高性能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物的原料都是采用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，这些聚氨酯弹性体的耐温性能不是很好，通常只适合于工作环境在80℃以下。
发明内容
本发明目的是提供一种高性能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，并选用新型的芳胺类扩链剂M-CDEA用于聚氨酯弹性体的制作，制品具有优异的动态性能，力学性能。
本发明一种高性能聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)聚氨酯预聚物，使用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)23％～34％与聚合物多元醇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含量在3.5～5.5％，检测合格，密闭保存备用；
(b)芳香二胺固化剂，选自M-CDEA([4，4′-亚甲基-双-(3-氯-2，6-二乙二基苯胺)；
(c)聚氨酯弹性体的制作：固化剂M-CDEA和预聚物以14.7％～23％的质量比进行混合反应，混合温度为75℃～85℃，制品硫化温度为100℃～120℃，硫化30～60分钟脱模，再在90℃～110℃下硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品。
本发明中聚合物多元醇的数均分子量在1000～2000范围内，官能度为2。二苯基甲烷二异氰酸酯选自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)以及其混合物。聚氨酯弹性体制品具有硬度邵A80～99。
本发明的高性能聚氨酯弹性体，主要用于聚氨酯弹性体制品的制作，如聚氨酯弹性体胶轮、胶辊等高性能产品。本发明采用MDI用于聚氨酯弹性体预聚体的合成，并选用新型的芳胺类扩链剂M-CDEA用于聚氨酯弹性体的制作，制品具有优异的动态性能，力学性能。
具体实施方法
实施例所用材料
PTMG1000：数均分子量1000的聚四亚甲基醚二元醇；
PTMG2000：数均分子量2000的聚四亚甲基醚二元醇；
PCL210：数均分子量1000的聚己内酯二元醇；
PCL220：数均分子量1000的聚己内酯二元醇；
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
M-CDEA：4，4′-亚甲基-双-(3-氯-2，6-二乙二基苯胺)
实施例中的百分数是指质量百分数。
实施例1
预聚体：分子量1000的PTMG100047％、分子量2000PTMG200030％，MDI-5023％。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4％的预聚体。
预聚体和M-CDEA以100∶17.5的质量比例混合反应，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聚氨酯弹性体制品。
实施例2
预聚体：分子量1000的PTMG100067.5％、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％的弹性体预聚物。
预聚体和M-CDEA以100∶21的质量比例混合反应，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99A的聚氨酯弹性体制品。
实施例3
预聚体：分子量2000的PCL22016％，分子量1000的PCL21051％、MDI-5033％。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％的弹性体预聚物。
预聚物和M-CDEA以100∶23的质量比例混合反应，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99A的聚氨酯弹性体制品。
实施例4
预聚体：分子量2000的PCL22079.4％、MDI-5020.6％。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3.5％的弹性体预聚物。
预聚物和M-CDEA以100∶14.7的质量比例混合反应，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。
聚氨酯弹性体制品性能如下表：

Claims (3)

1.一种高性能聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)预聚物，使用二苯基甲烷二异氰酸酯23～34wt％与聚合物多元醇66～77wt％在75℃～85℃反应3小时，真空脱除气泡，取样检测异氰酸酯质量含量在3.5～5.5％，检测合格，密闭保存备用；
(b)芳香二胺固化剂，选自M-CDEA；
(c)聚氨酯弹性体的制作：固化剂M-CDEA和预聚物以14.7％～23％的质量比进行混合反应，混合温度为75℃～85℃，制品硫化温度为100℃～120℃，硫化30～60分钟脱模，再在90℃～110℃下硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品。
2.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或其混合物。
3.根据权利要求1所述的制备的方法，其特征在于所述聚合物多元醇的数均分子量在1000～2000范围内，官能度为2的聚四氢呋喃醚多元醇或聚己内酯多元醇。
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