CN102942674A

CN102942674A - 三组分聚氨酯弹性体组合物

Info

Publication number: CN102942674A
Application number: CN2012104842936A
Authority: CN
Inventors: 陈海良; 刘兆阳; 高振胜; 代金辉
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: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN102942674B

Abstract

本发明涉及三组分聚氨酯弹性体组合物。其三组分之间的重量比为：组分A：组分C=100:6.25～47.1，组分B：（组分A+组分C）=100:52～170；以重量百分数计：组分A：将多元醇在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；组分B：由40～50％的多元醇与50～60％的二异氰酸酯，在温度75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量15～17％的预聚物；组分C：将醇类扩链剂脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C，所述催化剂用量为组分C的1～6％。本发明三组分的粘度都较小，在40～60℃下即可操作；工艺简单、操作方便、应用广泛。

Description

三组分聚氨酯弹性体组合物

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体领域，具体地说，涉及一种三组分聚氨酯弹性体组合物。

背景技术

聚氨酯弹性体是介于塑料与橡胶之间的一种高分子合成材料，具有优良的耐磨性、良好的力学强度及耐油、耐低温、耐臭氧老化等性能，因而广泛用于胶辊、油封、汽车轮胎等领域。MDI浇注型聚氨酯弹性体既具有很好的综合性能又能满足环保的要求，已被广泛用于制备胶辊、胶轮、传动带、密封制品等材料。MDI体系预聚体的粘度比TDI体系大，MDI体系预聚体在扩链反应过程中粘度增加较快，“釜中寿命”（可操作性）较TDI体系短。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种粘度小、可操作性好、性能可调范围广、制备工艺简单的三组分聚氨酯弹性体组合物。

本发明的技术方案是：三组分聚氨酯弹性体组合物，由组分A、组分B和组分C组成，三组分之间的重量比为：组分A：组分C=100:6.25～47.1，组分B：（组分A+组分C）=100:52～170；

组分A：将数均分子量为1000～2000，2官能度的多元醇在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

组分B：以重量百分数计，由40～50％的数均分子量为1000～2000多元醇与50～60％的二异氰酸酯，在温度75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为15～17％的预聚物；

组分C：将醇类扩链剂脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C，以重量百分数计，所述催化剂用量为组分C的1～6％；

组分A和组分C按重量比100:6.25～47.1预先混合均匀作为固化剂组分，混合温度为40～60℃，然后B组分和固化剂组分按重量比100:52～170混合，混合温度为40～60℃，浇注入预热温度为80～120℃的模具中，15～50分钟开模，在温度70～90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏60A～55D的聚氨酯弹性体。

所述组分A和组分B中的多元醇均选自数均分子量为1000～2000的聚酯多元醇或聚四氢呋喃醚多元醇中的一种或两种。

所述组分B中的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI-100）或碳化二亚胺改性的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI）中的一种或两种。

所述组分C中的醇类扩链剂为低分子量二元醇。如丁二醇、乙二醇、氢醌-双（β-羟乙基）醚等。

所述组分C中的催化剂为有机锡、有机铋、有机锌或胺类催化剂中的一种或多种的混合物。

通过改变组分A、组分B与组分C之间的比例及催化剂用量来调节聚氨酯弹性体的固化速度及产品性能。制得的聚氨酯弹性体硬度、拉伸强度、回弹等性能可调，硬度可调范围为60A～55D，拉伸强度可调范围为25MPa～58MPa。制得的聚氨酯弹性体主要用于制作胶棒、胶轮和筛板等。

本发明的有益效果在于：本发明解决了由于MDI体系预聚体的粘度过大而应用受到限制问题，三组分的粘度都较小，在40～60℃下即可操作；并且可以通过改变三组分之间的比例及催化剂用量来调节制得聚氨酯弹性体的固化速度及产品性能，工艺简单、操作方便、应用广泛。

具体实施方式

以下实施例具体说明本发明，以下分数均为重量百分数。其中涉及到简称代表的物质如下：

PTMG1000：数均分子量1000的聚四氢呋喃醚多元醇。

PTMG2000：数均分子量2000的聚四氢呋喃醚多元醇

POL-1276：数均分子量1500的聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯

ODX-150：数均分子量1500的聚己二酸乙二醇丙二醇酯

CMA-24：数均分子量2000的聚己二酸乙二醇酯

CMA-244：数均分子量2000的聚己二酸1,4-丁二醇酯

CMA-1024：数均分子量1000的聚己二酸乙二醇酯

MDI-100：4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯

液化MDI：碳化二亚胺改性的MDI-100

1,4-BDO：1,4-丁二醇

HQEE：氢醌-双（β-羟乙基）醚

MOCA:3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷

实施例1：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、35kg：将CMA244在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将CMA24、43.2kg，MDI-100、51.5kg，液化MDI、5.3kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为17.0％的预聚物；

3)组分C：1，4-BDO、16.5kg，有机铋催化剂、1kg，将1,4-BDO脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

应用上述三组分聚氨酯弹性体组合物制备聚氨酯弹性体的方法如下：

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，混合温度为40～60℃，浇注入预热温度为80℃的模具中，20分钟开模，在70℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏55D，直角撕裂强度为130KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

实施例2：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、160kg：将CMA244在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将CMA24、20kg，CMA24422.9kg，MDI-100、28.6kg，液化MDI、28.5kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为16％的预聚物；

3)组分C：1,4-BDO、10kg,有机锌催化剂、0.6kg，将1,4-BDO脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，混合温度为40～60℃，浇注入预热温度为120℃的模具中，50分钟开模，在90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏60A，直角撕裂强度为35KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

实施例3：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、70kg：将POL-1276在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将CMA-244、40.7kg，MDI-100、59.3kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为17％的预聚物；

3)组分C：1,4-BDO、14kg，三乙烯二胺催化剂、0.3kg，将1,4-BDO脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，浇注入预热温度为110℃的模具中，30分钟开模，在温度80℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏80A，直角撕裂强度为64KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

实施例4：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、100kg：将CMA244在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将CMA24、43.5kg，MDI-100、45.2kg，液化MDI、11.3kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为16.5％的预聚物；

3)组分C：HQEE、34kg，有机锡催化剂、0.7kg，将HQEE脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，再加入组分B，搅拌均匀，混合温度为60℃，浇注入预热温度为120℃的模具中，40分钟开模，在90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏75A，直角撕裂强度为60KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

实施例5：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、35kg：将PTMG1000在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将PTMG2000 43.2kg，MDI-100、51.5kg，液化MDI、5.3kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为17.0％的预聚物；

3)组分C：1,4-BDO、16.5kg，有机铋催化剂、0.17kg，将1,4-BDO脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，混合温度为40～60℃，浇注入预热温度为80℃的模具中，20分钟开模，在70℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏55D，直角撕裂强度为120KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

实施例6：

三组分聚氨酯弹性体组合物的组分如下：

1)组分A、47kg：将PTMG1000在温度100～120℃、真空度0.095MPa条件下脱水至含水率≤0.03％，得到组分A；

2)组分B、100kg：将PTMG1000、20kg，PTMG2000、21kg，MDI-100、36kg，液化MDI、23kg，在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为16.3％的预聚物；

3)组分C：1,4-BDO、13kg，有机锌催化剂、0.83kg，将1,4-BDO脱水至含水率≤0.03％后，与催化剂混合均匀，得到组分C。

将上述制得的组分A和组分C混合均匀，然后和组分B混合搅拌均匀，混合温度为40～60℃，浇注入预热温度为80℃的模具中，35分钟开模，在90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏92A，直角撕裂强度为95KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

对比例1：

预聚物组分：以重量百分数计，数均分子量2000、2官能度的聚酯多元醇、86％，T-100、14％,在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为3.0％的预聚物。

扩链剂组分：MOCA

应用上述预聚物制备聚氨酯弹性体的方法如下：

将预聚物与扩链剂组分MOCA按100/8.6的质量比混合均匀，混合温度为80～90℃，浇注入预热温度为110～130℃的模具中，40分钟开模，在70～90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏80A，直角撕裂强度为63KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

对比例2：

预聚物组分：以重量百分数计，数均分子量2000、2官能度的聚酯多元醇、87％，T-100、13％,在75～85℃下反应，得到异氰酸根质量含量为2.5％的预聚物。

扩链剂组分：MOCA

应用上述预聚物制备聚氨酯弹性体的方法如下：

将预聚物与扩链剂组分MOCA按100/7.2的质量比混合均匀，混合温度为80～90℃，浇注入预热温度为110～130℃的模具中，50分钟开模，在70～90℃条件下后硫化10小时，制得硬度为邵氏75A，直角撕裂强度为55KN/m的聚氨酯弹性体。其性能如表1所示。

表1：实施例及对比例制得的聚氨酯弹性体性能比较：

由表1的数据可以看出本发明制备的三组分聚氨酯弹性体性能优异，组分A、组分B与组分C粘度小，在较低温度40～60℃下即可操作，相对于对比例而言，各组分粘度小、操作温度低、操作简单、产品性能优异。

Claims

1.一种三组分聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：由组分A、组分B和组分C组成，三组分之间的重量比为：组分A：组分C=100:6.25～47.1，组分B：（组分A+组分C）=100:52～170；

2.根据权利要求1所述的三组分聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述组分A和组分B中的多元醇均选自数均分子量为1000～2000的聚酯多元醇或聚四氢呋喃醚多元醇中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的三组分聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述组分B中的二异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或碳化二亚胺改性的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的三组分聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述组分C中的醇类扩链剂为低分子量二元醇。

5.根据权利要求1所述的三组分聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述组分C中的催化剂为有机锡、有机铋、有机锌或胺类催化剂中的一种或多种的混合物。