CN102786661A

CN102786661A - 可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102786661A
Application number: CN2012103053622A
Authority: CN
Inventors: 徐军; 孙兆任; 马翠翠; 孙清峰
Original assignee: SHANGDONG DONG DA INOV POLYUERTHANE CO Ltd
Current assignee: SHANGDONG DONG DA INOV POLYUERTHANE CO Ltd; Shandong Dongda Inov Polyurethane Co Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2012-11-21

Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物及其制备方法，该组合物是由多元醇混合物组分和改性异氰酸酯组分双组分构成，可一次成型制备高弹性弹力球。本发明具有以下优点：（1）本发明是采用半预聚体法制备弹力球，两组分料粘度相近，混料温度较低，物料容易混合均匀，工艺控制条件简单，易操作；（2）用本发明提供的组合物制备的弹力球在成形过程中可以一次性形成致密的表皮和泡沫芯层，成型工艺简单；（3）用本发明提供的组合物制备的微孔弹力球回弹率可达到80%以上，最高可达到85%，回弹性好。

Description

可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及一种可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物及其制备方法。

背景技术

弹力球作为一种娱乐玩具用品，已经有几十年的历史。最初的弹力球是采用橡胶材料来制备的，鉴于橡胶材料的物理状态特点，一般采用注塑成型的工艺进行生产，弹力球的生产需要二次注塑成型才能实现，而且需要后期高温硫化，设备投入大，生产工艺复杂，生产效率低。

专利CN1323733C报道了一种橡胶弹力球的成型方法，首先注塑出两个中空的半球体，将两个半球体黏合后注入液体，然后再在第一球体表面注塑一层第二球体，完成一个弹力球的生产需要三道工序。随着聚氨酯材料的不断发展，现在也逐步用于弹力球的生产，但是成型工艺依然比较复杂，一般是将聚氨酯材料制备成半成品，然后进行磨光处理，再进行球面涂刷处理，最后结皮成型；如此人为不稳定因素较多，易导致产品起泡、脱层等。

专利CN100506327C报道了一种改进后的聚氨酯弹力球的制备方法，是将聚氨酯材料注入到球形空心胶乳袋中，发泡定型，如此改进会使内部聚氨酯材料与表皮的粘结力大幅度提高，减少起泡、脱层等问题的出现，但是胶乳袋的使用会使操作工艺难度加大，对操作人员的要求较高。

专利CN100445068C报到了一种安全球的制备方法，是将具有PU树脂的第一灌注物料通过第一灌注机浇入模具中，令模具做三维空间转动，形成一面皮，然后在面皮胶化未完全硬化时，再将具有PU树脂的第二灌注物通过第二灌注机注入同一模具中，进行发泡成型；如此采用两步法的成型工艺，一方面对设备投入要求较大，另一方面对对操作人员的操作能力要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物及其制备方法，使其提供的组合物在制备弹力球时可以一次性形成致密的表皮和泡沫芯层，避免了二次成型工艺带来的起泡、脱皮等问题，操作成型工艺简单，效率高，设备投入低，同时制备的弹力球具有优异的回弹性。

本发明所述的一种可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100：70~100，其中：

A组分：按照质量百分数计，由以下原料组成，聚醚多元醇100%，外加扩链剂3%~10%、发泡剂0.3%~1%、第一催化剂0.3~1.0%和第二催化剂0.05%~0.1%；

B组份：改性异氰酸酯组份，是由聚醚多元醇与异氰酸酯反应制得的NCO基团封端的氨酯改性异氰酸酯与异氰酸酯的混合物。

其中，所述的聚醚多元醇选自平均官能度优选为2~4，更优选2～3、数均相对分子质量优选为1000~8000，更优选为2000～6000的聚醚多元醇，可以选自聚环氧丙烷醚多元醇、环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚多元醇、聚乙二醇或聚四氢呋喃醚多元醇中的一种或两种以上的混合物。所选择的聚醚多元醇要求具有一定自乳化作用，可以免除匀泡剂硅油的使用。

所述的扩链剂优选自对苯二酚二羟乙基醚、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、3，3-二氯4，4-二苯基甲苯二胺、1，4-二羟甲基环己烷、季戊四醇、三羟乙基异氰尿酸酯、四官能度且分子量300的聚醚多元醇或三官能度且分子量375的聚醚多元醇中的一种或多种。

所述的发泡剂优选自水、甲酸、乙酸或一氟二氯乙烷中的一种或多种。

所述的第一催化剂优选自叔胺类催化剂。

所述的第二催化剂优选自有机锡类催化剂、有机铋类催化剂或有机锌类催化剂中的一种或多种。

所述的异氰酸酯优选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、炭化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯或3,3’-二甲基-4、4’-联苯二异氰酸酯中的一种或多种。

所述的改性异氰酸酯组份中的异氰酸根质量含量优选为13%~19%，更优选14%～16%，平均官能度优选为2~3，更优选为2～2.2。

本发明所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球的制备方法，将A组分和B组分混合，混合时A组份的温度为25℃~30℃，B组份温度为40℃~50℃，混合均匀后浇入预热至50℃~60℃的模具中，令模具做三维空间转动，熟化5min~10min后开模即可一次成型得到高弹性微发泡弹力球。

本发明制备得到的高弹性微发泡弹力球，自2米高度自由落体回弹率最高可达到85%。

本发明具有以下优点：（1）本发明是采用半预聚体法制备弹力球，两组分料粘度相近，混料温度较低，物料容易混合均匀，工艺控制条件简单，易操作；（2）用本发明提供的组合物制备的弹力球在成形过程中可以一次性形成致密的表皮和泡沫芯层，成型工艺简单；（3）用本发明提供的组合物制备的微孔弹力球回弹率可达到80%以上，最高可达到85%，回弹性好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

多元醇组合物的制备：按照重量份数计，分别称取100份平均官能度=2，数均分子量=2000的聚四氢呋喃醚多元醇（PTMG2000，巴斯夫产品）、9份1，4-丁二醇、0.2g水、0.8份胺类催化剂（市售的三乙烯二胺的二乙二醇溶液，固含量33%）、0.06份二月桂酸二丁基锡于混合器中，搅拌均匀，真空脱除气泡，密封保存。

改性异氰酸酯组分的制备：将90份平均官能度=2，数均分子量=2000的聚四氢呋喃醚多元醇（PTMG2000，巴斯夫产品）和10份平均官能度=3，数均分子量=6000的聚醚多元醇（EP-3600，山东蓝星东大化学有限公司产品）于110℃下真空（-0.09MPa）脱水2小时，保证水分含量小于0.05%，然后降温至40℃，加入104份的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)，缓慢升温至75℃下保温反应1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量10.05%，降温至50℃出料，密封保存。

高弹性微发泡弹力球制备时，将多元醇组合物组份温度维持在28℃，改性异氰酸酯组份温度维持在50℃，两组分按100：93的重量比快速混合均匀，浇注到预热至55℃的模具中，转动模具，6min开模，自然熟化24h，即得高弹性聚氨酯微孔弹力球。

实施例2：

多元醇组合物的制备：分别称取80份PTMG2000、20份EP-3600、9份1，4-丁二醇、0.25g水、0.6份胺类催化剂（市售的三乙烯二胺的二乙二醇溶液，固含量33%）0.06份二月桂酸二丁基锡于混合器中，搅拌均匀，真空脱除气泡，密封保存。

改性异氰酸酯组分的制备：将100份PTMG2000于110℃下真空（-0.09MPa）脱水2小时，保证水分含量小于0.05%，然后降温至40℃，加入93.5份的纯MDI，缓慢升温至75℃下保温反应1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量14.07%，降温至50℃出料，密封保存。

高弹性微发泡弹力球的制备方法同实施例1。

实施例3：

多元醇组合物的制备：分别称取80份PTMG2000、20份平均官能度=2，数均分子量=3000的聚四氢呋喃醚多元醇（PTMG3000，巴斯夫产品）、8.0份1，4-丁二醇、0.2g水、0.6份胺类催化剂（市售的三乙烯二胺的二乙二醇溶液，固含量33%）、0.06份二月桂酸二丁基锡于混合器中，搅拌均匀，真空脱除气泡，密封保存。

改性异氰酸酯组分的制备：同实施例1

高弹性微发泡弹力球的制备方法同实施例1。

实施例4：

多元醇组合物的制备：分别称取80份PTMG2000、20份平均官能度=2，数均分子量=6000的聚乙二醇（市售产品PEG6000）、5份DV-125聚醚多元醇（山东蓝星东大产品）、0.25g水、0.7份胺类催化剂（市售的三乙烯二胺的二乙二醇溶液，固含量33%）、0.06份二月桂酸二丁基锡于混合器中，搅拌均匀，真空脱除气泡，密封保存。

改性异氰酸酯组分的制备：同实施例2。

高弹性微发泡弹力球的制备方法同实施例1。

表1：实施例1～4制备的高弹性聚氨酯微孔弹力球的性能指标。

Claims

1.一种可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100：70~100，其中：

B组份：改性异氰酸酯组份，是由聚醚多元醇与异氰酸酯反应制得的NCO基团封端的氨酯改性异氰酸酯与异氰酸酯的混合物，其中NCO的质量含量为10-16%。

2.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于聚醚多元醇选自平均官能度为2~4、数均相对分子质量为1000~8000的聚醚多元醇。

3.根据权利要求2所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于聚醚多元醇选自聚环氧丙烷醚多元醇、环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚多元醇、聚乙二醇或聚四氢呋喃醚多元醇中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于扩链剂选自对苯二酚二羟乙基醚、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、3，3-二氯4，4-二苯基甲苯二胺、1，4-二羟甲基环己烷、季戊四醇、三羟乙基异氰尿酸酯、四官能度且分子量300的聚醚多元醇或三官能度且分子量375的聚醚多元醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于发泡剂选自水、甲酸、乙酸或一氟二氯乙烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于第一催化剂选自叔胺类催化剂。

7.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于第二催化剂选自有机锡类催化剂、有机铋类催化剂或有机锌类催化剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于异氰酸酯选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、炭化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯或3,3’-二甲基-4、4’-联苯二异氰酸酯中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球组合物，其特征在于改性异氰酸酯组份中的异氰酸根质量含量为13%~19%，平均官能度为2~3。

10.根据权利要求1所述的可一次成型的高弹性微发泡弹力球的制备方法，其特征在于将A组分和B组分混合，混合时A组份的温度为25℃~30℃，B组份温度为40℃~50℃，混合均匀后浇入预热至50℃~60℃的模具中，令模具做三维空间转动，熟化5min~10min后开模即可一次成型得到高弹性微发泡弹力球。