CN102093699A - 无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，包括如下重量百分比的原料：聚氨酯弹性体85-95％；填料5-15％；及其制备方法。本发明具有耐磨损性能好、强度高、拉伸强度等力学性能优良、抗水解性能强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料及其制备方法。
背景技术
随人们环保意识的增强用水作为传动介质是一种必然的趋势并有以下优势：(1)无污染；(2)来源广、成本低；(3)安全；(4)可避免或减少产品污染。但水介质粘度低、润滑性差、导电性强、汽化压力高等特点，是该项技术应用于液压系统的主要问题。本发明就在于研究制备一种具有高耐磨性、高耐水解性能的聚氨酯材料，来较好的解决水介质传动带来的一些瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料及其制备方法。本发明具有耐磨损性能好、强度高、拉伸强度等力学性能优良、抗水解性能强的特点。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，包括如下重量百分比的原料：
聚氨酯弹性体(PU) 85-95％；
填料 5-15％。
聚氨酯弹性体(PU)的分子结构中，合有氨基甲酸基团
，所以，它的极高的机械强度，为一般丁腈胶的1～4倍。耐磨性能优异，为天然橡胶的10～15倍。有高耐油性，为丁腈胶5倍以上，耐臭氧、耐老化、耐辐射等性能均好。但其耐水性、耐高速性较差，为使所选材料更适合于制作水介质密封材料特将其进行改性处理。
用作水介质密封元件的聚氨酯弹性体，其硬度一般要求在邵氏70A～96A之间，同时应具有良好的耐磨性及耐水解性能。比较分析国内外的一些比较知名大公司的聚氨酯材料的性能、价格、加工性能等多个因素，所述的聚氨酯弹性体(PU)采用Bayer公司生产的Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体和Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体中的一种；硬度分别为88A和86A。
Desmopan588E
德国Bayer公司Desmopan500系列品级。分子式：
性能见表1。表1为Desmopan性能参考数据表。该聚醚/聚酯系列品级以低成本方法将聚酯型和聚醚型两类原料的优点结合起来，适合于成型即要承受高机械应力，同时又需要抵抗微生物侵蚀的制品，应用领域包括挤出涂覆制品、密封件、技术注射制品和表带。
(2)Desmopan786S
德国Bayer公司Desmopan700系列品级。分子式：
性能参数见表1。表1为Desmopan性能参考数据表。该系列品级是为满足特定用途要求开发的产品，而且已在这些领域成功地应用了许多年。该系列表现出良好的抗微生物和抗水解性能，与聚醚型品级相比，具有更小的水溶涨性，同时具有与通用聚酯型品级相当的机械性能。具有高机械性能、良好的低温柔韧性，适合于制作薄膜软管、型材及玩具等。
密封材料的耐磨性很大程度和材料的润滑性能有关。首先从改善材料的自润滑性能出发，对材料进行改性处理。在对密封材料的自润滑性能进行改性的同时，来考察材料的耐磨性能及抗水解性能的变化。与液压油、乳化液等介质相比，水介质的润滑能力极差。因此，改善水介质密封材料的自润滑性能显得尤为重要。另外，密封材料的抗水解性与耐磨性的提高也是非常重要的。所述的填料为固体颗粒填料，采用硫酸钡、石墨和二硫化钼中的一种。
硫酸钡：购于天津乐泰化工有限公司，800目；它不仅起到增容、增量，降低成本的作用，而且可提高加工性能，如改善流动性；提高耐磨性能。具有提高弹性体的耐酸碱性、硬度及抗水解性等作用。能提高塑料制品机械力学性能，如拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、断裂伸长率；提高塑料制品热学性能。
石墨：购于青岛华泰润滑密封科技有限公司，4000目；石墨为层状晶体结构物质，剪切强度很小。当它与摩擦表面接触后便有效强的粘着力，并能防止对偶材料直接接触。玻璃在一定的温度和压力条件下呈熔融状态，可隔离两摩擦表面，在高温下有良好的润滑作用。
二硫化钼：购于天津乐泰化工有限公司，800目；分子式：MoS2，分子量160.07；本产品为铅灰色有光泽的粉末，溶于无水浓硫酸，不溶于水及稀酸，450℃为开始升华。二硫化钼含量不少于98.5％。应用于制造钼化合物，固体润滑剂及各种润滑添加剂等。
所述的原料的优选重量百分比为：
Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体 90％；
硫酸钡 10％。
所述的原料的优选重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 90％；
硫酸钡10％。
所述的原料的优选重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 95％；
石墨5％。
所述的原料的优选重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 90％；
二硫化钼 10％。
一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料的制备方法，包括如下步骤：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例分别与上述的硫酸钡、石墨、二硫化钼填料混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料分别与Desmopan588E、Desmopan786S按照上述不同的比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
所述的偶联剂的加入量为填料重量的1％。
钛酸酯偶联剂(NDZ-130(KR-TTS))，购于天津乐泰化工有限公司。NDZ-130为单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂，国外对应牌号为：KR-TTS(美国Kenrich石油公司)。NDZ-130为固体，易于分装，便于称量，且热稳定性高，适用于非极性、弱极性聚合物。特别适用于浅色制品。外观：白色至淡黄色蜡状固体；分解温度：285℃；熔点：49℃；溶解性：可溶于有机溶剂，遇水水解。
加入润滑填料后，所加填料会影响聚氨酯弹性体微观结构。按照断裂裂缝的理论，弹性体在应力的作用下，往往就是在这些薄弱环节开始断裂。在裂纹开始扩展的阶段，除了原有的微孔变形和原有的裂纹缓慢扩展的过程以外，还可能产生新的微孔和新的裂纹，或使原有的裂纹改变方向和分叉，这就导致了因应力的作用而积聚起来的能量分散，延缓了弹性体的断裂，有利于强度的提高。
按照这一理论，要提高弹性体的强度，就是要延缓裂纹的急骤增长，而使裂纹以尽可能慢的速度增长，当聚氨酯弹性体中加入填料时，使弹性体发生微相分离形成了许许多多的塑料微区，从而改善了聚氨酯弹性体的磨损性能。所用钛酸酯偶联剂对硫酸钡具有最好的效果，而现有的硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂对改善石墨与聚氨酯弹性体之间的亲和力无明显的作用。因而不同填料在聚氨酯弹性体种的微相分离程度不一样。由于无机材料具有良好的耐水解性能，故聚氨酯弹性体的水解性能有所增强。
本发明的有益效果为：本发明所制造的一种具有高耐磨性、高耐水解性能的聚氨酯材料，具有耐磨损性能好、强度高、拉伸强度等力学性能优良、抗水解性能强的特点，解决水介质传动带来的粘度低、润滑性差、导电性强、汽化压力高等一些瓶颈问题。
附图说明
图1为颗粒填料对磨损性能的影响曲线；
图2为填料对静摩擦系数的影响曲线；
图3为填料对动摩擦系数的影响曲线；
图4为颗粒填料种类和加入量对硬度的影响曲线；
图5为填料种类和加入量对最大拉伸负载的影响曲线；
图6为填料种类和加入量对最大拉伸应变的影响曲线；
图7为填料种类和加入量对拉伸强度的影响曲线；
图8为浸泡时间对磨损性能的影响曲线(含硫酸钡填料)；
图9为浸泡时间对磨损性能的影响曲线(含二硫化钼填料)；
图10为浸泡时间对磨损性能的影响曲线(含石墨填料)；
图11为浸泡时间对拉伸最大负载的影响曲线(含石墨填料)；
图12为浸泡时间对拉伸最大负载的影响曲线(含硫酸钡填料)；
图13为浸泡时间对拉伸最大负载的影响曲线(含二硫化钼填料)；
图14为浸泡时间对拉伸强度的影响曲线(含石墨填料)；
图15为浸泡时间对拉伸强度的影响曲线(含硫酸钡填料)；
图16为浸泡时间对拉伸强度的影响曲线(含二硫化钼填料)；
图17为浸泡时间对最大拉伸应变的影响曲线(含石墨填料)；
图18为浸泡时间对最大拉伸应变的影响曲线(含硫酸钡填料)；
图19为浸泡时间对最大拉伸应变的影响曲线(含二硫化钼填料)。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，所述的原料的重量百分比为：Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体90％；硫酸钡10％。制备方法如下：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例(偶联剂的加入量为填料重量的1％)与硫酸钡混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料与Desmopan588E按照上述比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
实施例2
本实施例的一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，所述的原料的重量百分比为：Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体90％；硫酸钡10％。制备方法如下：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例(偶联剂的加入量为填料重量的1％)与硫酸钡混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料与Desmopan786S按照上述比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
实施例3
本实施例的一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，所述的原料的重量百分比为：Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体95％；石墨5％。制备方法如下：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例(偶联剂的加入量为填料重量的1％)与石墨混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料与Desmopan786S按照上述比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
实施例4
本实施例的一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，所述的原料的重量百分比为：Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体90％；二硫化钼10％。制备方法如下：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例(偶联剂的加入量为填料重量的1％)与二硫化钼混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料与Desmopan786S按照上述比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
实施例5
本实施例的一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，所述的原料的重量百分比为：Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体85％；二硫化钼15％。制备方法如下：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例(偶联剂的加入量为填料重量的1％)与二硫化钼混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料与Desmopan588E按照上述比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
实施例6
将制备得到的改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料进行性能试验。
1、磨损性能试验：
图1为颗粒填料对磨损性能的影响曲线。从图1中可以看出，石墨对该两种聚氨酯材料的磨损性能没有提高，相反随着石墨含量的增加，试样的磨损率反而有所增加，二硫化钼含量对聚氨酯材料的磨损性能影响不大，而硫酸钡填料的加入对聚氨酯弹性体的耐磨损性能有所提高，这些和与偶联剂对材料的作用有关，现有的偶联剂对石墨没有任何作用，而对硫酸钡的效果最好。通过对各组分填料的比较，可以看出当没有加填料时Desmopan588E聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体的磨损量为11.25％，没有加填料时Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体的磨损量为13.1％。三种填料中硫酸钡的对提高材料的耐磨损性能最明显。当硫酸钡以重量比为10％加入到两种聚氨酯弹性体中，弹性体有最小的磨损率即这时有最好的耐磨性。
2、摩擦系数试验
摩擦系数的测定依据GB10006-88标准进行，实验温度为22℃，相对湿度为70％。摩擦系数的测定设备为INSTRON 1185型万能材料试验机。如图2、3所示，图2、3为填料对改性材料的摩擦系数的影响。其中图2为填料对静摩擦系数的影响；图3为填料对动摩擦系数的影响。由图2、3可以看出，二硫化钼和石墨作为自润滑填料对改性材料的影响较大，当Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体中加入重量比5％的石墨时，改性后材料有最小的静摩擦系数，而当Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体中加入重量比为10％的二硫化钼时，改性后材料有最小动摩擦系数。
二硫化钼对Desmopan588E聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体的摩擦系数影响最大，而自润滑填料对Desmopan788S聚碳型聚氨酯弹性体的减摩效果更为明显。由图可以看出：对聚氨酯弹性体在加入自润滑填料后，动、静摩擦系数都有一定程度的减小。与Desmopan588E聚醚/聚酯型弹性体相比，自润滑填料对Desmopan788S聚碳型聚氨酯弹性体的动、静摩擦系数摩影响比较大，特别是石墨和二硫化钼的自润滑效果比较的好，而对与同一种自润滑材料，其含量对动、静摩擦系数的影响不大。
当加入自润滑填料后，聚氨酯弹性体的摩擦系数有所下降，这与所加填料的作用与结构有关。石墨和二硫化钼均属层片状的结晶结构，在同一层内的原子间结合力较强，而层与层之间的原子间结合力较弱，这种层状晶体的叠合，使其在垂直于层片方向可以经受很到的压力，而沿层片方向只要有一个较小的切向力作用，就很容易地使层片与层片相互错开，故其摩擦系数较小。石墨的粒度对摩擦系数有一定的影响，石墨的粒度大则摩擦系数小，而粒度大则承载能力大。本试验所采用的石墨为4000目超细级石墨，故摩擦系数要略大于二硫化钼的摩擦系数。而硫酸钡为斜方晶体，故润滑效果没有石墨和二硫化钼显著。
3、硬度
对Desmopan588E聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体及Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体在分别加入三种颗粒填料后的硬度进行了测定，如图4所示，图4为颗粒填料种类和加入量对硬度的影响，两聚氨酯弹性体的硬度变化在邵氏85A～91A之间，加入颗粒填料后Desmopan786S的硬度稍比Desmopan588E要高些，对于Desmopan588E，三种填料的加入，材料的硬度有所下降。而对于Desmopan786S，三种颗粒填料的加入，使得材料的硬度稍有增加。而三种填料的不同含量对聚氨酯弹性体的硬度基本没有明显影响。
4、力学性能试验
改性材料的力学性能测试部分实验是在美国英斯特朗集团(
CORPORATION)的1185系列双立柱台式电子万能材料试验机上完成的。主要测试的力学性能包括：拉伸最大负载(Pt)、拉伸强度(σt)、拉伸强度是的应变(εt)。如图5、6、7所示，图5为填料种类和加入量对最大拉伸负载的影响；图6为填料种类和加入量对最大拉伸应变的影响；图7为填料种类和加入量对拉伸强度的影响。当加入颗粒填料后，会影响PU材料微观结构，由于偶联剂的作用它提高了无机颗粒填料和高分子材料的结合，故在一定程度上能提高材料的断裂伸长。
填料与热塑性聚氨酯的相互作用主要是氢键作用，填料表面的活性基团与未固化的聚氨酯树脂间还有一定的化学相互作用。填料不仅影响到聚氨酯分子之间的氢键作用，还影响到聚氨酯的固化反应，当加入颗粒填料后会使PU材料的力学性能有所下降，并随着填料加入量的增加对PU材料的影响效果更加明显。
5、水解性能试验
抗水解性能是密封材料的一个重要性能指标，它可以通过分析水解过程中密封材料试样质量的变化、体积的变化、分子结构的变化、材料硬度的变化、试样力学性能改变来反映抗水解性能。本试验采用密封材料原材料为德国Bayer的产品，参考德国Bayer公司提供的对聚氨酯材料的水解实验的条件，为缩短抗水解性能实验的时间，同时考虑到该密封设备所应用的实际工作地水质的pH值大于7(即呈减性)，本试验采用了加速实验条件并设计了一套自制的水解实验装置：将聚氨酯试样浸泡在含NaOH 10％的水溶液中(经测定水溶液的PH值为14)；NaOH水溶液的温度为80℃；使改性后的密封材料试样在高温的浓氢氧化钠水溶液中的进行浸泡。
由于聚氨酯材料抗水解性能的评定目前还没有一个统一国际的标准，本发明通过测定不同强化水解时间下试样的力学性能和磨损性能变化情况来反映密封圈材料(聚氨酯弹性体)内部结构的变化，从而来研究各颗粒填料对改性材料的抗水解性能影响。
6、水解时间对磨损性能的影响试验
如图8～10所示，图8～10分别为浸泡时间对磨损性能的影响。其中图8为浸泡时间对磨损性能的影响(含硫酸钡填料)；图9为浸泡时间对磨损性能的影响(含二硫化钼填料)；图10为浸泡时间对磨损性能的影响(含石墨填料)。从图中可以看出，当聚氨酯弹性体中未加任何无机填料时，其磨损率强化水解时间的增加而下降很快，Desmopan588E磨损率下降速度大于Desmopan786S。三种填料中，硫酸钡对聚氨酯弹性体的磨损性能有较明显的增强作用，特别当硫酸钡含量为该两种聚氨酯弹性体含量的10％时，两种加入填料后的聚氨酯弹性体经过480小时的强化水解其磨损率几乎没有什么变化。加入二硫化钼对减小两种聚氨酯弹性体的磨损率没有明显的作用。而石墨对减小该两种聚氨酯弹性体的磨损率的规律比较复杂，加入石墨后材料的磨损率与石墨的含量及石墨在材料中的微观分布有关，故呈现出波动的特性。
7、水解时间对力学性能的影响试验
如图11～19所示，图11～19为水解时间对改性材料力学性能影响比较。图11为浸泡时间对拉伸最大负载的影响(含石墨填料)；图12为浸泡时间对拉伸最大负载的影响(含硫酸钡填料)；图13为浸泡时间对拉伸最大负载的影响(含二硫化钼填料)；图14为浸泡时间对拉伸强度的影响(含石墨填料)；图15为浸泡时间对拉伸强度的影响(含硫酸钡填料)；图16为浸泡时间对拉伸强度的影响(含二硫化钼填料)；图17为浸泡时间对最大拉伸应变的影响(含石墨填料)；图18为浸泡时间对最大拉伸应变的影响(含硫酸钡填料)；图19为浸泡时间对最大拉伸应变的影响(含二硫化钼填料)。当加入自润滑填料后，所加填料影响聚氨酯弹性体微观结构，由于无机材料具有良好的耐水解性能，故聚氨酯弹性体的耐水解性能有所增强。不同填料颗粒对不同类型聚氨酯弹性体耐水解性能的影响是不同的。对Desmopan786S而言，二硫化钼的影响较小，甚至产生负面影响，但硫酸钡显著提高了试样的耐水解性能，而石墨对该聚碳型聚氨酯弹性体耐水解性能的影响在二硫化钼与硫酸钡两者之间。
对Desmopan588E而言，硫酸钡的影响较小，甚至产生负面影响，但二硫化钼显著提高了试样的耐水解性能，而石墨对该聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体耐水解性能的影响在二硫化钼与硫酸钡两者之间。
颗粒填料的种类和含量对聚氨酯弹性体的拉伸性能和耐水解性能的影响是不同的。研究结果表明：
(1)适量(重量比小于10∶1)地加入硫酸钡或石墨，可使Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体的拉伸强度有所提高。除此之外，颗粒填料都会使弹性体的拉伸强度有所下降。
(2)三种颗粒填料的加入，都会使弹性体的最大拉伸应变有所提高，但Desmopan786S聚碳型聚氨酯的提高幅度更大些。
(3)在三种颗粒填料中，硫酸钡显著降低了水中浸泡时间对Desmopan786S拉伸强度和最大拉伸应变的不利影响，二硫化钼降低了水中浸泡时间对Desmopan588E拉伸强度和最大拉伸应变的不利影响。
(4)Desmopan786S和硫酸钡的重量比为(10∶1)时所获得的改性弹性体具有最好的耐水解性能。
结论
本实施例对改性PU材料的摩擦磨损性能、力学性能及水解性能等进行了测试，并对不同改性颗粒填料对PU材料的改性效果进行了比较：(1)三种填料中硫酸钡对提高材料的耐磨损性能最明显。当硫酸钡以重量比为10％加入到两种聚氨酯弹性体中，弹性体有最小的磨损率即这时有最好的耐磨性。
(2)二硫化钼和石墨作为自润滑填料对改性材料的影响较大，且Desmopan 786S的动、静摩擦系数低于Desmopan 588E的摩擦系数。当Desmopan 786S中加入重量比5％的石墨时，改性PU材料有最小的静摩擦系数，而当改性PU材料中含有重量比为10％的二硫化钼时，Desmopan 786S有最小动摩擦系数。
(3)三种颗粒填料对588E聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体及786S聚碳型聚氨酯弹性体的硬度影响不大，加入颗粒填料后Desmopan786S的硬度稍比Desmopan588E要高些，改性PU材料的硬度变化在邵氏85A～91A之间。
(4)少量的颗粒填料加入到PU材料中时，能提高PU材料的拉伸强度、最大拉伸应变等力学性能，当所加的颗粒填料加入量大于重量比10％时，改性PU材料的力学性能会有所下降。
(5)三种颗粒填料对增强材料的抗水解性能都有一定的促进作用，硫酸钡具有最好的抗水解性能，其中当硫酸钡含量在10％左右时，其抗水解性能达最好。二硫化钼对增强改性PU材料抗水解性能效果最不显著。对于两种聚氨酯弹性体，700系列聚碳型聚氨酯弹性体比500系列聚醚/聚酯型聚氨酯弹性体有更好的抗水解性能。
表1
Claims (9)
1.一种无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于包括如下重量百分比的原料：
聚氨酯弹性体 85-95％；
填料 5-15％。
2.权利要求1所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的聚氨酯弹性体采用Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体和Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体中的一种。
3.权利要求1所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的填料为固体颗粒填料，采用硫酸钡、石墨和二硫化钼中的一种。
4.权利要求1或2或3所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的原料的重量百分比为：
Desmopan588E聚酯/聚醚型聚氨酯弹性体 90％；
硫酸钡 10％。
5.权利要求1或2或3所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的原料的重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 90％；
硫酸钡 10％。
6.权利要求1或2或3所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的原料的重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 95％；
石墨 5％。
7.权利要求1或2或3所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料，其特征在于：所述的原料的重量百分比为：
Desmopan786S聚碳型聚氨酯弹性体 90％；
二硫化钼 10％。
8.一种如权利要求1所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将石油醚与钛酸酯偶联剂按4∶1稀释，并按一定比例分别与上述的硫酸钡、石墨、二硫化钼填料混合均匀，混合后的填料放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干4h；烘干后的填料分别与Desmopan588E、Desmopan786S按照上述不同的比例进行混料；采用的混料设备为SK-160B双辊筒炼塑机对聚氨酯弹性体颗粒与填料进行混料，经过十次的混合使填料与聚氨酯弹性体充分混合；将混好的片状改性材料进行造粒，并将颗粒放入恒温干燥箱中，在100℃的温度下烘干3h；然后使用注射机进行注射成型，注射温度为175℃，最后得到改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料。
9.如权利要求8所述的无机颗粒填料改性的聚氨酯耐磨耐水性密封材料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂的加入量为填料重量的1％。
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