CN102827344B - 一种聚氨酯弹性体凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种聚氨酯弹性体凝胶及其制备方法。将含羟基聚合物、含异氰酸酯基化合物、催化剂和助剂分成A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基化合物，B组分为含羟基聚合物、催化剂和助剂，按照质量份数比为A组分90-160份、B组分200-1800份的比例搅拌混合均匀，浇注成型得到聚氨酯弹性体凝胶。与有增塑剂凝胶相比，本方法制备的聚氨酯弹性体凝胶具有长期使用无增塑剂迁移和渗出，压缩形变小，固化速度快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种有机高分子材料，本发明也涉及一种有机高分子材料的制备方法。具体地说是一种聚氨酯弹性体凝胶及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体凝胶作为柔软的弹性缓冲材料，能有效吸收能量，广泛用于减振降噪的各个领域，现有聚氨酯凝胶采用聚醚多元醇或聚酯多元醇与异氰酸酯反应，加入50%以上的增塑剂形成凝胶状态。
由于加入大量的增塑剂，聚氨酯凝胶表面会有浮油现象，在长时间使用后，增塑剂迁移渗出，使凝胶渐渐失去凝胶的特性，并且压缩形变比较大，影响缓冲回弹能力。由于增塑剂的加入，会影响反应速度，凝胶体不能较快速固化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长期使用无增塑剂迁移和渗出，压缩形变小，固化速度快的聚氨酯弹性体凝胶。本发明的目的还在于提供一种聚氨酯弹性体凝胶的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的聚氨酯弹性体凝胶是将含羟基聚合物、含异氰酸酯基化合物、催化剂和助剂分成A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基化合物，B组分为含羟基聚合物、催化剂和助剂，将A、B组分搅拌混合均匀后浇注成型所得到的聚氨酯弹性体凝胶；所述含羟基聚合物为分子量范围为600~8000、官能度为2~5的两种或两种以上的含羟基聚合物的混合物。
本发明的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法为：
将含羟基聚合物、含异氰酸酯基化合物、催化剂和助剂分成A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基化合物，B组分为含羟基聚合物、催化剂和助剂，按照质量份数比为A组分90-160份、B组分200-1800份的比例搅拌混合均匀，浇注成型得到聚氨酯弹性体凝胶。
A、B组分的官能度之比为1.05-1.3，较佳的为1.1-1.2。
所述的催化剂和助剂的用量分别为B组分质量的0.01-1%和0.5-2%。
所述含羟基聚合物为相对分子质量范围600~8000、官能度2~5的两种或两种以上的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃多元醇的混合物；所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、二亚乙基三胺聚醚五醇或木糖醇聚醚五醇的一种或多种；所述的聚酯多元醇为己二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇或聚己内酯三醇的一种或多种；所述的聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯、端羟基环氧化聚丁二烯的一种或多种。
所述的含异氰酸酯基化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、氨基甲酸酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯的一种或多种。
所述催化剂为胺类、有机锡类、有机铋类、有机锌类中的至少两种的混合物；所述的胺类为三亚乙基二胺、环己基甲基叔胺、四甲基亚烷基二胺、三甲基羟乙基乙二胺、二甲基环己胺的一种或多种，所述的有机锡类为二月桂酸二丁基锡、二（十二烷基硫）二丁基锡、二醋酸二丁基锡、双（1-氧异辛基氧）二丁基锡、双十四烷酸二丁基锡的一种或多种，所述的有机铋类为异辛酸铋，所述的有机锌类为异辛酸锌。
所述助剂为消泡剂、流平剂和除水剂。所述的消泡剂为有机硅和改性聚硅氧烷消泡剂。所述的流平剂为聚丙烯酸酯流平剂。所述的除水剂为分子筛干燥剂。
本发明采用含有羟基聚合物和含异氰酸酯基有机化合物及少量助剂，制备聚氨酯弹性体凝胶材料。本发明A、B两组分主体树脂原料均带有反应性官能团，完全参与基体的化学反应，聚合物体系除少量助剂外无其它小分子单体存在，在长期使用过程中无小分子物质迁移和渗出。本发明B组分中的含羟基聚合物相对分子质量600-8000、官能度在2-5，含羟基聚合物两种或多种混合匹配，本发明的B组分中必须含有高官能度含羟基聚合物，保证本发明的聚氨酯弹性体凝胶具有足够的交联点，凝胶材料具备一定的弹性性能。本发明B组分中还必须含有相对分子质量较大含羟基聚合物，以保证本发明的聚氨酯弹性体凝胶具备足够的柔韧性能，成为凝胶材料。大官能度含羟基聚合物与大分子量含羟基聚合物匹配使用达到弹性体凝胶状态，无增塑剂添加，在长期使用过程中无小分子物质迁移和渗出，压缩形变小，永久压缩形变最小可达1%。通过多种催化剂匹配可有效调节操作时间和固化速度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。以下各组份的份数为质量份数。
实施例1：
本发明的原料为以下组分：
A组分：甲苯二异氰酸酯40份，二环己基甲烷二异氰酸酯60份；B组分：聚氧化丙烯二醇（相对分子质量6000）350份，聚氧化丙烯三醇（相对分子质量1000）130份，聚氧化丙烯四醇（相对分子质量1000）75份，二月桂酸二丁基锡1.0份，异辛酸铋0.7份，三甲基羟乙基乙二胺1.1份，改性聚硅氧烷消泡剂3份，聚丙烯酸酯流平剂4.6份。
A、B组分高速搅拌混合均匀，浇注成型，操作时间6分钟，7天后达到最佳强度，无渗出，邵A硬度为7，压缩形变为3.8%。
实施例2：
A组分：二苯基甲烷二异氰酸酯50份，六亚甲基二异氰酸酯50份；B组分：聚氧化丙烯二醇（相对分子质量5000）1400份，聚己内酯三醇（相对分子质量1000）120份，木糖醇聚醚五醇（相对分子质量1000）30份，二（十二烷基硫）二丁基锡1.1份，环己基甲基叔胺2.4份，改性聚硅氧烷消泡剂6份，分子筛干燥剂11份，聚丙烯酸酯流平剂7份。
A、B组分高速搅拌混合均匀，浇注成型，操作时间10分钟，7天后达到最佳强度，无渗出，邵A硬度为6，压缩形变为3.1%。
实施例3：
A组分：氨基甲酸酯改性液化MDI 30份，二环己基甲烷二异氰酸酯60份；B组分：聚氧化丙烯三醇（相对分子质量1000）80份，聚四氢呋喃二醇（相对分子质量1000）140份，双十四烷酸二丁基锡1.0份，三亚乙基二胺0.6，有机硅消泡剂1.5份，分子筛干燥剂3份，聚丙烯酸酯流平剂1.3份。
A、B组分高速搅拌混合均匀，浇注成型，操作时间7分钟，7天后达到最佳强度，无渗出，邵A硬度为14，压缩形变为8.7%。
实施例4：
A组分：二环己基甲烷二异氰酸酯100份；B组分：聚氧化丙烯二醇（相对分子质量6000）470份，聚己内酯三醇（相对分子质量1000）160份，聚氧化丙烯三醇（相对分子质量5000）340份，双十四烷酸二丁基锡1.8，异辛酸锌0.2，二甲基环己胺1.1份，有机硅消泡剂4份，分子筛干燥剂5份，聚丙烯酸酯流平剂4份。
A、B组分高速搅拌混合均匀，浇注成型，操作时间6分钟，7天后达到最佳强度，无渗出，邵A硬度为7，压缩形变为4.1%。
本发明聚氨酯凝胶不含增塑剂，表面不会有浮油产生，体系中化合物和聚合物均以化学键相连接，长时间使用后不会有小分子物质的迁移渗出，压缩形变很小。
尽管已经参照一些实施例非常详细地描述了在文中所述的和权利要求所保护的发明，但是本领域技术人员应理解，文中所述和权利要求所保护的本发明可通过除用于说明目的的那些实施例之外的其他实施例实现。所附权利要求的精神和范围不应局限于文中所包含的实施例的描述。
Claims (7)
1.一种聚氨酯弹性体凝胶，其特征是：是将含羟基聚合物、含异氰酸酯基化合物、催化剂和助剂分成A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基化合物，B组分为含羟基聚合物、催化剂和助剂，按照质量份数比为A组分90-160份、B组分200-1800份的比例将A、B组分搅拌混合均匀后浇注成型所得到的聚氨酯弹性体凝胶，A、B组分的官能度之比为1.05-1.3；所述含羟基聚合物为分子量范围为600～8000、官能度为2～5的两种或两种以上的含羟基聚合物的混合物。
2.一种如权利要求1所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：将含羟基聚合物、含异氰酸酯基化合物、催化剂和助剂分成A、B两组分，A组分为含异氰酸酯基化合物，B组分为含羟基聚合物、催化剂和助剂，按照质量份数比为A组分90-160份、B组分200-1800份的比例搅拌混合均匀，浇注成型得到聚氨酯弹性体凝胶。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：A、B组分的官能度之比为1.05-1.3。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：所述的催化剂和助剂的用量分别为B组分质量的0.01-1%和0.5-2%。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：所述含羟基聚合物为相对分子质量范围600～8000、官能度2～5的两种或两种以上的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃多元醇的混合物；所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯四醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、二亚乙基三胺聚醚五醇或木糖醇聚醚五醇的一种或多种；所述的聚酯多元醇为己二醇聚酯二醇、聚邻苯二甲酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇或聚己内酯三醇的一种或多种；所述的聚烯烃多元醇为端羟基聚丁二烯、端羟基环氧化聚丁二烯的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：所述的含异氰酸酯基化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、氨基甲酸酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯弹性体凝胶的制备方法，其特征是：所述催化剂为胺类、有机锡类、有机铋类、有机锌类中的至少两种的混合物；所述的胺类为三亚乙基二胺、环己基甲基叔胺、四甲基亚烷基二胺、三甲基羟乙基乙二胺、二甲基环己胺的一种或多种，所述的有机锡类为二月桂酸二丁基锡、二（十二烷基硫）二丁基锡、二醋酸二丁基锡、双十四烷酸二丁基锡的一种或多种，所述的有机铋类为异辛酸铋，所述的有机锌类为异辛酸锌。
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