CN102964810A

CN102964810A - 一种聚氨酯橡胶组合物

Info

Publication number: CN102964810A
Application number: CN2012104574985A
Authority: CN
Inventors: 陆鸣; 王婷; 李花婷
Original assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Current assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯橡胶组合物。该橡胶组合物包括：聚氨酯生胶组份；以100重量份的聚氨酯生胶为基准，含有填料10～80重量份以及20～90份包括橡胶硫化剂、硫化促进剂、硬脂酸、氧化锌等其它橡胶助剂。该聚氨酯橡胶组合物的生热低于等量炭黑、白炭黑填充的氨酯橡胶组合物10%以上，物理机械性能良好。

Description

一种聚氨酯橡胶组合物

技术领域

本发明公开一种聚氨酯橡胶组合物，该橡胶组合物包含通用橡胶助剂以及至少一种低生热填充材料，采用通用橡胶工艺制作。

背景技术

聚氨酯具有优异的耐磨性能、在很宽的硬度范围内保持较高的弹性、高强度和高伸长率、良好的耐油和耐多种溶剂性能以及高撕裂强度，能够满足低速轮胎的要求。然而，在聚氨酯中过量的一NCO基也能与氨基甲酸酯基生成脲基甲酸酯交联键或与脲基生成缩二脲交联键，使得弹性体的软段相松弛时间增大，当聚氨酯弹性体受交变应力作用时，应变的发展总是落后于应力的发展，滞后现象严重，从而使得动态内生热严重。内生热大、耐高温性能较差是限制聚氨酯轮胎行驶速度和连续行驶时间的主要制约因素。

在目前所公开的文献中，聚氨酯（PU）的内生热多从分子结构、原料配比等途径进行相关影响因素的研究。郝立新等人研究了预聚物一NCO含量、多元醇用量等对羟丁型、聚酯型浇注聚氨酯弹性体动态生热性的影响。甄建军等对比分析了二苯基甲基二异氰酸酯( MDI )和甲苯二异氰酸醋（TDI）型聚氨酯弹性体的动态性能，证明MDI型聚氨酯弹性体损耗因子小、储能模量大、阻尼小、动态生热更低。

以上研究虽对聚氨酯的生热提供了一定的理论研究基础，但聚氨酯生热高的问题并无突破性技术进展。因此，在分析相关文献技术的基础上，本专利提出采用高导热、低生热材料填充聚氨酯，通过热传导途径，快速释放聚氨酯橡胶内部产生热量，从而达到降低PU高生热的目的。目前本发明人尚未查阅到类似专利技术。

发明内容

1、发明目的：

本发明的目的在于，提供一种低生热、物理机械性能良好的聚氨酯橡胶组合物。

1、技术方案：

聚氨酯橡胶组合物由低生热材料，橡胶硫化剂、促进剂、硬脂酸、氧化锌、通过密炼、混炼，平板硫化剂硫化制备而成。试验表明选用低生热填料可以有效降低聚氨酯生热，提高其热稳定性。本发明的技术所制备的低生热聚氨酯复合材料生热低、物理机械性能优异。

本发明所述的聚氨酯橡胶组合物，是一种由高导热、低生热材料填充的聚氨酯橡胶复合材料。

聚氨酯橡胶选用由聚醚、聚酯多元醇与异氰酸酯单体、扩链剂聚合形成的混炼型聚氨酯生胶。在所选的实施方案中，聚醚多元醇原料有：氧化丙烯二醇、氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃多元醇、环氧乙烷封端的高伯羟基含量的聚氧化丙烯醚多元醇、环氧乙烷嵌段含量较高的亲水性聚氧化丙烯醚多元醇和四氢呋喃一环氧丙烷一元共聚醚多元醇，一种更优选的方案是聚四氢呋喃多元醇；聚酯多元醇原料有：乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇、戊二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇。更优选乙二醇；异氰酸酯有：二苯基甲基二异氰酸酯( MDI )、甲苯二异氰酸醋（TDI）、1.5-萘二异氰酸醋(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯( HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI)；扩链剂有：乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺。以上所述的各个聚氨酯橡胶组分构成本发明技术方案中混炼型聚氨酯生胶的选择范围。

本发明所提供的聚氨酯橡胶组合物，在硫化剂的作用下可进行交联硫化。在一种优选的实施方案中，其硫化剂选自硫黄、甲苯二异氰酸酯二聚体、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或多种并用体系。更优选过氧化二异丙苯。

本发明所提供的聚氨酯橡胶组合物，在一种优选的实施方案中，低生热填料选自硫酸钙、硫酸钡、石墨、云母、陶土、氧化铝、氮化硼、硅粉中一种或多种。所填充份数为100份聚氨酯生胶中添加10-80份。添加份数更优选30-60份。

本发明所提供的聚氨酯橡胶组合物，其加工工艺为通用橡胶加工工艺，采用密炼机密炼、开炼机混炼，标准试样采用平板硫化机硫化成型。

3、有益效果：

采用本发明技术方案制备的聚氨酯橡胶组合物，在其物理机械性能保持基本不变的条件下，其生热可低于对比组10%以上。其有益效果还需结合以下实施方式做进一步说明。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。除非另有说明，以下实施例中所述的“份”均为质量份。

实施例1

在密炼机中按照质量比加入100份聚氨酯生胶，60份石墨、3份氧化锌、1份硬酯酸，密炼机温度60℃，转子转速80r/min，充分混合，排胶，在开炼机加入4份促进剂DM，1.5份硫黄，薄通下片；在平板硫化机硫化条件为150℃硫化20分钟，制得硫化胶1#试样；测定混炼胶和硫化胶的各项性能。

实施例2

在密炼机中按照质量比加入100份聚氨酯生胶，40份硅粉、20份炭黑N330、1份硬酯酸，密炼机温度60℃，转子转速80r/min，充分混合，排胶，在开炼机加入2份过氧化二异丙苯，薄通下片；在平板硫化机硫化条件为150℃硫化20分钟，硫化制得硫化胶2#，测定混炼胶和硫化胶的各项性能。

实施例3

在密炼机中按照质量比加入100份聚氨酯生胶，30份陶土、30份炭黑N330、1份硬酯酸，密炼机温度60℃，转子转速80r/min，充分混合，排胶，在开炼机加入2份过氧化二异丙苯，薄通下片；在平板硫化机硫化条件为150℃硫化20分钟，硫化制得硫化胶3#，测定混炼胶和硫化胶的各项性能。

按照相同的配方和工艺，以60份白炭黑、60份炭黑分别填充聚氨酯，制得对比硫化胶4#和硫化胶5#，测定混炼胶和硫化胶的各项性能。

以下，结合本发明3个实施例的胶料与2个对比胶进行物理机械性能对比，进一步分析本发明的有益效果。

表1 硫化胶的物理机械性能

项目	硫化胶1#	硫化胶2#	硫化胶3#	对比硫化胶4#	对比硫化胶5#
						硫化条件（150℃x20min）
邵A硬度	67	68	67	65	68
						拉伸强度/MPa	28.4	26.4	27.0	27.8	28.6
扯断伸长率/％	458	461	488	471	478
						100％定伸应力/MPa	5.6	4.9	4.8	5.3	5.2
300％定伸应力/MPa	18.9	17.5	16.8	18.1	18.3
						压缩疲劳温升，℃	29.3	32.9	32.3	41.5	40.2

本领域技术人员可以理解，本发明提供的低生热聚氨酯橡胶组合物，与充填等量白炭黑、炭黑的对照组相比，其物理机械性能相当，其生热可达到低于对照组10%以上，说明该聚氨酯橡胶组合物的热性能好，物理机械性能良好。

Claims

1.一种聚氨酯橡胶组合物，其特征在于：该橡胶组合物由聚氨酯生胶、橡胶硫化剂、橡胶促进剂、填料、硬脂酸、氧化锌等橡胶助剂组成。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯橡胶组合物，其特征在于：所述的聚氨酯生胶是由低聚物聚醚、聚酯多元醇与异氰酸酯单体、扩链剂聚合形成的混炼型生胶，在硫化剂的作用下可进行交联硫化。

3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯橡胶组合物，其特征在于：所述的填料选自硫酸钙、硫酸钡、石墨、云母、陶土、氧化铝、氮化硼、硅粉中的一种或多种，在橡胶组合物（聚氨酯生胶）中添加10～80份，优选30~60份。

4.根据权利要求2所述的一种聚氨酯橡胶组合物，其特征在于所述的橡胶硫化剂选自硫黄、甲苯二异氰酸酯二聚体、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或多种并用体系。