CN103146211A - 一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体的制备方法，该方法采用硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物为胶粘材料，木粉、二氧化硅及云母粉为填充物，SR629流平改性剂、KH-590或570表面改性剂，辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡为固化催化剂，超细纤维为增强材料，乙烯基化合物为粘度调节剂，经捏合、真空浇注机浇注、固化得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。该弹性体具有强度高、高弹性、强的抗冲击能力、优良的高低温稳定性和低的热膨胀系数、还具有耐沾污性能好、耐磨性、耐老化的优点。

Description

一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯弹性体制备方法，尤其涉及一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体制备方法。

背景技术

目前在轿车中应用的塑料件材料主要是PP（聚丙烯）、PU、PVC（聚氯乙烯）和PA（尼龙）四种材料。汽车塑料件的发展方向是不断推出性价比优良、并可回收再生材料。而聚氨酯弹性体（PU）材料可发挥其独特的优势。已被用于汽车车体的多种构件，包括PU塑料合金，如PU与PP、PVC、PA等塑料构成性价比优良的塑料合金，可在汽车工业中发挥重大作用。在汽车工业中均具有重要应用价值。

随着汽车工业对PU复合材料成型技术的熟练掌握，和对其反应性和使用性能的有效控制、以及PU复合材料优良性能显示。PU复合材料在汽车领域已逐渐取代不饱和聚酯、环氧树脂和乙烯基树脂为主宰的复合材料。传统的PU复合材料制造工艺RIM（反应注射成型）、RRIM（增强反应注射成型，其制品重量只有钢的一半）和SRIM（结构型反应注射成型）是实现汽车轻量化的一个重要技术途径，可用于制造汽车方向盘、仪表盘、车身壁板、发动机罩、行李箱盖、散热器格栅、档泥板、扰流板和保险杠等。

近年来欧美工业发达国家已开发成了拉挤、缠绕、真空灌注和长纤维喷射等PU复合材料制造新工艺，已广泛应用于轿车、卡车和越野车的大型结构件。德国BASF公司采用RRIM工艺制造了车身（档泥板、尾部、前面及侧面）全部使用碳纤维增强的微孔PU复合材料的跑车，该跑车时速高达270 km。据报导此种PU复合材料具有很强的抗冲击能力、优良的高低温稳定性和低的热膨胀系数、使之加工过程中保持高精度。德国拜耳材料科技公司报导采用先进的喷射加工工艺制成的PU复合材料，既达到了轻量化要求，又改善了材料的物理性能、耐久性和碰撞性能，且满足了消费者对舒适性和美观方面要求。拜耳材料科技公司制成的Baysystems PU复合材料已用于卡车运输业，这也是PU复合材料应用最为成功的一个实例。德国大众汽车公司采用了拜耳公司生产的Baypreg F复合材料，该材料由玻纤或天然纤维增强的PU喷涂系统构成的一种轻质、强韧PU复合材料。德国宝马汽车仪表盘、方向盘采用的是一种长纤维增强PU复合材料。德国赢创开发的Rohacell高性能硬质PU泡沫塑料和碳纤维PU复合材料面板组成的夹层结构部件，与金属相比，既轻质、强度又高，已广泛用于车顶、掀背式后门、引擎盖及车门等车身部件。

德国克劳斯玛菲（KraussMaffei）是全球知名的汽车零部件制造商。该公司采用RIM、SRIM、RRIM等工艺制成了纤维基PU复合材料系列产品已广泛应用于美欧和我国高档汽车内饰件：仪表盘、方向盘、车厢内衬、地毯、热风管、脚垫、电气插头等。外饰件：散热器护栅、前格栅、车身侧护条、保险杠、风挡（前后）、车身装饰板、档泥板、反光镜镜座、后扰流板等以及空气过滤器、电缆护套和窗户封装等部件。   

上述关于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体组分中，聚合物主链和未端均含硅氧链段，具有突出的抗沾污性、耐老化性。废木粉作为填充物，不但是可再生资源的综合利用，同时也具有密度小、增强以及易降解的特性。同现有文献报道的汽车有机高分子部件相比，其最大不同之处是采用了不仅仅是一种有机硅新型聚合物，而且新聚合物具有突出的抗沾污性和耐老化性，同时采用废木粉为主要填充物，不但显著改善了现有木塑材料的性能，更改善了复杂部件的实现工艺途径，大大拓宽了应用领域。因此，深入研发增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体制备方法，该方法采用硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物为胶粘材料，木粉、二氧化硅及云母粉为填充物，SR629流平改性剂，KH-590或570表面改性剂，辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡为固化催化剂，超细纤维为增强材料，乙烯基化合物为粘度调节剂，经捏合、真空浇注机浇注、固化得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。

本发明的目的是这样来实现的：它由下列重量份数的原料组成：硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物 10.0-60.0份、木粉 30.0-50.0份、气相二氧化硅                           5.0-20.0份、云母粉 10.0-30.0份、超细纤维  0.5-5.0份、流平改性剂0.2-2.0份、表面改性剂0.3-5.0、粘度调节剂 5.0-30.0份、催化剂  0.2-1.0份；所述的硅氧烷封端有机硅嵌段聚氨酯弹性体是采用二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇，端羟基硅油和蓖麻油制备的硅氧烷封端有机硅嵌段聚氨酯预聚体；所述的木粉为农林行业废弃的锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维资源经脱脂、干燥和粉碎制成的生物质纤维粉体物；细度5.0-25.0μ；所述的流平改性剂为SR629流平改性剂；所述的表面改性剂为KH-590或570表面改性剂；所述的粘度调节剂为乙烯基硅氧烷、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或羟基丙烯酸酯；所述的催化剂为辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡为固化催化剂；所述的超细纤维为：超细玻璃纤维、超细聚丙烯纤维、超细粉煤灰或其他矿物纤维，细度0.5-5μ，长度5-15mm。其制备方法是将硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体、流平改性剂、表面改性剂、催化剂加入捏合机中搅拌均匀，依次加入超细纤维、木粉、气相二氧化硅及云母粉在30~65℃反应体系中捏合1-4h，加入粘度调节剂调节粘度3.0~8.0×10⁴mpa                                                

s后，物料输入真空浇注机浇注到模具，在35~85℃条件下固化24-128小时后，脱模得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。

本发明制备的用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，具有高强度、高断裂伸长率、高冲击强度和弯曲强度，良好的耐候、耐水、耐热、耐老化性及抗沾污性，良好的粘结性、涂饰性、环境友善性，能适应不同汽车部件要求的聚氨酯弹性体材料。废木粉的应用也可解决农林行业废弃的锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维资源的再生利用问题；使其原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化；长期使用后各项性能无明显变化。该方法生产成本低，易于市场化。

具体实施方式

实施例1，称取硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物10.0kg、木粉 30.0 kg、气相二氧化硅5.0 kg、云母粉 10.0 kg、超细玻璃纤维0.5 kg、SR629流平改性剂0.2 kg、KH-590表面改性剂 0.3 kg、乙烯基硅氧烷 5.0 kg、辛酸亚锡  0.2 kg；其制备方法是将硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体、SR629流平改性剂、KH-590表面改性剂、辛酸亚锡加入捏合机中搅拌均匀，依次加入超细玻璃纤维、木粉、气相二氧化硅及云母粉在30℃反应体系中捏合1-4h，加入乙烯基硅氧烷调节粘度3.0~8.0×10⁴mpa

s后，物料输入真空浇注机浇注到模具，在35~85℃条件下固化24-128小时后，脱模得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。

实施例2，称取硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物 30.0kg、竹屑40.0 kg、气相二氧化硅10.0 kg、云母粉 15.0 kg、超细聚丙烯纤维1.0 kg、SR629流平改性剂0.5 kg、KH 570表面改性剂0.7 kg、苯乙烯20.0 kg、二月桂酸二丁基锡  0.5 kg；其制备方法是将硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体、SR629流平改性剂、KH 570表面改性剂、二月桂酸二丁基锡加入捏合机中搅拌均匀，依次加入超细聚丙烯纤维、竹屑、气相二氧化硅及云母粉在30~65℃反应体系中捏合1-4h，加入苯乙烯调节粘度3.0~8.0×10⁴mpas后，物料输入真空浇注机浇注到模具，在35~85℃条件下固化24-128小时后，脱模得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。

实施例3，称取硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物60.0kg、甘蔗渣50.0 kg、气相二氧化硅20.0 kg、云母粉 30.0 kg、超细粉煤灰5.0 kg、SR629流平改性剂2. 0 kg、KH-590表面改性剂5.0 kg、丙烯酸甲酯30.0 kg、辛酸亚锡  1.0 kg；其制备方法是将硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体、SR629流平改性剂、KH-590表面改性剂、辛酸亚锡加入捏合机中搅拌均匀，依次加入超细粉煤灰、甘蔗渣、气相二氧化硅及云母粉在65℃反应体系中捏合1-4h，加入丙烯酸甲酯调节粘度3.0~8.0×10⁴mpa

s后，物料输入真空浇注机浇注到模具，在35~85℃条件下固化24-128小时后，脱模得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。

性能测试：拉伸强度为20～25.5Mpa，弯曲强度为30～32.8 Mpa，老化后拉伸强度为1.0～1.2Mpa，断裂伸长率≥650%，老化后伸长率≥630%，悬臂粱冲击强度：600～660(J·m)^-1，热变形温度为130～135℃， MFR为3.0～5  g·(10min)^-1。上述实例与国内外文献值比较，本发明产品具有性能优势。

改性PP汽车保险杠专用料的性能表

Claims (6)

1.一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，其特征是它由下列重量份数的原料组成：硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚物 10.0-60.0份、木粉 30.0-50.0份、气相二氧化硅 5.0-20.0份、云母粉 10.0-30.0份、超细纤维  0.5-5.0份、流平改性剂0.2-2.0份、表面改性剂0.3-5.0、粘度调节剂 5.0-30.0份、催化剂  0.2-1.0份；所述的流平改性剂为SR629流平改性剂；所述的表面改性剂为KH-590或570表面改性剂；所述的催化剂为辛酸亚锡或者二月桂酸二丁基锡为固化催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，其特征是硅氧烷封端有机硅嵌段聚氨酯弹性体是采用二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇，端羟基硅油和蓖麻油制备的硅氧烷封端有机硅嵌段聚氨酯预聚体。

3.根据权利要求1所述的一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，其特征是木粉为农林行业废弃的锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维资源经脱脂、干燥和粉碎制成的生物质纤维粉体物；细度5.0-25.0μ。

4.根据权利要求1所述的一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，其特征是粘度调节剂为乙烯基硅氧烷、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或羟基丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述的一种用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体，其特征是超细纤维为：超细玻璃纤维、超细聚丙烯纤维、超细粉煤灰或其他矿物纤维，细度0.5-5μ，长度5-15mm。

6.一种权利要求1所述的用于增强的木粉、硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯弹性体的制备方法，其特征是将硅氧烷封端的有机硅嵌段聚氨酯预聚体、树脂流平改性剂、表面改性剂、催化剂加入捏合机中搅拌均匀，依次加入超细纤维、木粉、气相二氧化硅及云母粉在30~65℃反应体系中捏合1-4h，加入粘度调节剂调节粘度3.0~8.0×10⁴mpa                                                

s后，物料输入真空浇注机浇注到模具，在35~85℃条件下固化24-128小时后，脱模得到增强的木粉及有机硅嵌段聚氨酯弹性体。