CN102391455B - 一种双组份有机硅聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其是由甲组份和乙组份组成，甲组份中的异氰酸根与乙组份中的羟基质量比为1:1.05-1.2，所述的甲组份由以下质量份的原料反应而成：10-30份的多异氰酸酯、30-80份的多元醇、0.1-10份的含活泼氢的硅氧烷、0-10份的增塑剂；所述的乙组份由以下质量份的原料组成：10-50份的多元醇、1-10份的增强剂、20-60份的无机填料、3-10份的颜料、0.1-10份的助剂、5-20份的增塑剂。本发明制备的双组份有机硅聚氨酯弹性体不仅具有优良的弹性、硬度、耐溶剂性，耐磨性和抗曲挠性，且又具有优良的耐高低温性，耐紫外线、耐氧化降解，具有低表面能和很好的疏水性，能够满足运动场地长期使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份有机硅聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和小分子扩链剂反应而成，低聚物多元醇提供软性链段，多异氰酸酯提供硬链段，这种软硬结合的结构使得聚氨酯既具有高弹性又具有高硬度。聚氨酯弹性体同时具有良好的耐溶剂性，耐磨性和抗曲挠性。聚氨酯弹性体根据低聚物多元醇不同可分为聚酯型和聚醚型两类，室外暴晒条件下，这两种聚氨酯弹性体的耐老化、耐水解稳定性都相对较差。同时聚氨酯弹性体用做运动场地铺装材料作为一种高频率使用的材料，其表面耐沾污性较差，清洗比较困难，且很难清洗干净如新。
有机硅聚合物耐高低温性优异，耐紫外线、耐氧化降解，具有低表面能和很好的疏水性，但耐磨性和耐化学介质性差。用有机硅改性聚氨酯弹性体可以改善聚氨酯弹性体的低温柔顺性、热稳定性、抗粘性、疏水性、耐老化和抗氧化稳定性等。
经过有机硅改性的聚氨酯弹性体，不会因户外高、低温气候等环境改变而褪色、发硬、发软等现象，即使在强紫外线、臭氧、雨水及高温差等气候环境下依然能长期保持其鲜艳的色彩，外观结构特征恒久稳定不变，耐磨性能满足长期高使用频率的需要。出色的抗污性，硅PU面层坚韧、密实，不易被鞋底或其它硬物刮花，通过简易的冲洗即可长期保持球场光洁如新。
发明内容
本发明的目的是提供一种双组份有机硅聚氨酯弹性体及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其是由甲组份和乙组份组成，甲组份中的异氰酸根与乙组份中的羟基质量比为1:1.05-1.2，所述的甲组份由以下质量份的原料反应而成：10-30份的多异氰酸酯、40-80份的多元醇、1-10份的含活泼氢的硅氧烷、0-10份的增塑剂；所述的乙组份由以下质量份的原料组成：10-50份的多元醇、1-10份的增强剂、20-60份的无机填料、3-10份的颜料、0.1-10份的助剂、5-20份的增塑剂。
所述的多异氰酸酯为4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二胺-脲酮亚胺改性的4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘-1,5二异氰酸酯、多苯基多次甲基多异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、环氧多元醇中的至少一种。
所述的含活泼氢的硅氧烷为α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷、双氨基硅油、1,3-双氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、端羟基聚二甲基硅氧烷、三元共聚氨基硅油、1-[3-(2-氨基乙基)氨基]丙基-3,5,7,9,11,13,15-异丁基五环-[9.5.1.1(3,9).1(5,15).1(7,13)]八硅氧烷中的一种。
所述的增强剂为1,3-丙二醇，1,4-丁二醇、新戊二醇、1,2-丙二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中的至少一种。
所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、石英粉、硫酸钡、陶土、白炭黑、二氧化硅中的至少一种。
所述的颜料为酞青兰、酞青绿、酞青红122、永固红、永固紫、联苯胺黄、柠檬黄、中铬黄、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、复合铁绿、氧化铁棕、碳黑、氧化铁橙、氧化铬绿、立德粉中的一种。
所述的助为润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂、消光剂、抗氧剂、紫外线吸收剂中的至少一种。
一种双组份有机硅聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1）甲组份的制备：将多元醇升温到100-120℃真空脱水2-4小时，与二异氰酸酯在60-90℃进行初步预聚反应2-5h，再加入含活泼氢的硅氧烷于60-90℃进一步反应0.5-3h，在反应进程的任意时段或反应结束后加入增塑剂，反应结束包装即可；
2）乙组份的制备：将多元醇、增强剂、无机填料、颜料、助剂、增塑剂分散均匀，再投入反应釜中，在100-120℃搅拌抽真空脱水2-4h，结束后包装即可；
3）将甲组分和乙组分按照异氰酸根：羟基=1:1.05-1.2的质量比混合，搅拌聚合固化，得到双组份有机硅聚氨酯弹性体。
本发明的有益效果是：本发明制备的双组份有机硅聚氨酯弹性体不仅具有优良的弹性、硬度、耐溶剂性，耐磨性和抗曲挠性，且又具有优良的耐高低温性，耐紫外线、耐氧化降解，具有低表面能和很好的疏水性，能够满足运动场地长期使用要求。
具体实施方式
一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其是由甲组份和乙组份组成，甲组份中的异氰酸根与乙组份中的羟基质量比为1:1.05-1.2，所述的甲组份由以下质量份的原料反应而成：10-30份的多异氰酸酯、40-80份的多元醇、1-10份的含活泼氢的硅氧烷、0-10份的增塑剂；所述的乙组份由以下质量份的原料组成：10-50份的多元醇、1-10份的增强剂、20-60份的无机填料、3-10份的颜料、0.1-10份的助剂、5-20份的增塑剂。
一种双组份有机硅聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1）甲组份的制备：将多元醇升温到100-120℃真空脱水2-4小时，与二异氰酸酯在60-90℃进行初步预聚反应2-5h，再加入含活泼氢的硅氧烷于60-90℃进一步反应0.5-3h，在反应进程的任意时段或反应结束后加入增塑剂，反应结束包装即可；
2）乙组份的制备：将多元醇、增强剂、无机填料、颜料、助剂、增塑剂用高速分散机分散均匀，再投入反应釜中，在100-120℃搅拌抽真空脱水2-4h，结束后包装即可；
3）将甲组分和乙组分按照异氰酸根：羟基=1:1.05-1.2的质量比混合，搅拌聚合固化，得到双组份有机硅聚氨酯弹性体。
本发明所用原料均可市购。
下面结合具体实施例对本发明的配方做进一步的说明：
实施例1：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.05组成。
实施例2：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.1组成。
实施例3：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.11组成。
实施例4：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.2组成。
实施例5：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.15组成。
实施例6：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.15组成。
实施例7：
甲组份的配方组成如下表：
乙组份的配方组成如下表：
双组份有机硅聚氨酯弹性体是由甲组份和乙组份按照异氰酸根与羟基质量比为1:1.15组成。
本发明的实施例1-7所制备的双组份有机硅聚氨酯弹性体按上述的甲乙组比例混合固化7天后，一次可制得6mm以上的的表面光洁无气泡的厚层聚氨酯弹性涂层。 Shore A硬度≥60，吸震性≥45%，断裂伸长率≥150%，拉伸强度≥2Mpa，可满足于对硬度和吸震性都要求较高的运动场地如球场，跑道等（测试标准：GB/T 14833—93）。置于紫外线老化箱7天，无变色、褪色现象，弹性体样块耐冻融性实验无变脆、裂纹现象，表面疏水性好，水浸泡7天吸水率≤10%。
Claims (6)
1.一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其特征在于：其是由甲组份和乙组份组成，甲组份中的异氰酸根与乙组份中的羟基质量比为1:1.05-1.2，所述的甲组份由以下质量份的原料反应而成：10-30份的多异氰酸酯、40-80份的多元醇、1-10份的含活泼氢的硅氧烷、0-10份的增塑剂；所述的乙组份由以下质量份的原料组成：10-50份的多元醇、1-10份的增强剂、20-60份的无机填料、3-10份的颜料、0.1-10份的助剂、5-20份的增塑剂；所述的含活泼氢的硅氧烷为α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷、1,3-双氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种；所述的增强剂为1,3-丙二醇，1,4-丁二醇、新戊二醇、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中的至少一种；所述的助剂为润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂、消光剂、抗氧剂、紫外线吸收剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的多异氰酸酯为4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二胺-脲酮亚胺改性的4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘-1,5二异氰酸酯、多苯基多次甲基多异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、环氧多元醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土、石英粉、硫酸钡、陶土、白炭黑、二氧化硅中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的颜料为酞青兰、酞青绿、酞青红122、永固红、永固紫、联苯胺黄、柠檬黄、中铬黄、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、复合铁绿、氧化铁棕、碳黑、氧化铁橙、氧化铬绿、立德粉中的一种。
6.如权利要求1所述的一种双组份有机硅聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）甲组份的制备：将多元醇升温到100-120℃真空脱水2-4小时，与二异氰酸酯在60-90℃进行初步预聚反应2-5h，再加入含活泼氢的硅氧烷于60-90℃进一步反应0.5-3h，在反应进程的任意时段或反应结束后加入增塑剂，反应结束包装即可；
2）乙组份的制备：将多元醇、增强剂、无机填料、颜料、助剂、增塑剂分散均匀，再投入反应釜中，在100-120℃搅拌抽真空脱水2-4h，结束后包装即可；
3）将甲组分和乙组分按照异氰酸根：羟基=1:1.05-1.2的质量比混合，搅拌聚合固化，得到双组份有机硅聚氨酯弹性体。
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