CN103275300A - 一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体及其制备方法，它由组分A和组份B制成，组分A：聚醚多元醇60-70%、甲苯二氰酸酯20-35%、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯)1-2%、组分B：聚醚多元醇65-80%、固化剂二乙基甲苯二胺12-30%、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液0.05-1%、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］)–苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1-2%，本发明能强烈吸收波长270-400nm紫外线，对紫外线有良好的吸收转化，反射和放射作用，从而提高聚氨酯制品的紫外线屏蔽性能,高效防老化抗黄性能。

Description

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，具体涉及一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体是一种性能介于橡胶与塑胶之间的高分子合成材料，其特点是硬度调整范围宽；既有橡胶的弹性又有塑胶的硬度；并具良好的机械性，耐磨性及回弹性，因此聚氨酯弹性体得到广泛应用。

如申请号为200910201089.7的中国发明专利申请介绍了一种热塑性聚氨酯弹性体及其制造方法，其配方如下:4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯20-40%；聚己二酸丁二醇酯(分子量1000或2000)15-70%；聚己二酸丁二醇乙二醇酯(分子量2000)0-50%；1,4-丁二醇5-15%；乙二醇0-5%；抗氧化剂0.1-1.0%；润滑剂0.1-1.0%；环保催化剂0.001-0.1%；紫外线吸收剂0.1-1.0%；光稳定剂0.1-1.0%；耐水解剂0.1-1.0%。

上述聚氨酯弹性体不仅物理机械性能差，而且抗变黄、抗紫外线不好，在户外使用或特殊环境容易变黄,变脆,老化等问题影响产品的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种物理机械性能好、耐黄、抗紫外线能力强的聚氨酯弹性体。

本发明的另一目的是提供了一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，它由重量比为100/70的组分A和组份B制成， 

所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       60-70%

甲苯二氰酸酯     20-38%

抗氧剂           1-2%， 

所述组分A中各物质重量百分比之和为100%；

所述组分A中抗氧剂为(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯), 俗称抗氧剂245，是一种高效的非污染性、非对称立体受阻酚类抗氧剂，用于HIPS、AS、MBS、ABS等苯乙烯聚合物，POM、PA等工程塑料以及氨纶等聚氨酯的加工和长期热稳定性的改进；

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         65-80%

固化剂             12-35%

催化剂            0.05-1%

抗老化剂           1-2% ，

所述组分B中各物质重量百分比之和为100%；

所述组分B中固化剂为二乙基甲苯二胺，二乙基甲苯二胺室温为浅黄至红棕色透明液体。沸点308℃。倾点-9℃。蒸气压(165℃)1.33×103pa。相对密度(20℃)1.02。黏度(20℃)(290±10)mPa·s。微溶于水，可溶于醇、醚、酮等极性有机溶剂，与聚醚、聚酯多元醇相容性好。

所述组分B中催化剂为三乙烯二胺的二丙二醇溶液；

所述组分B中抗老化剂为{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}，有超强的紫外线吸收能力，大幅度提高产品的抗老化性能。与不饱和树脂的相容性良好，兼具长效抗氧、抗黄变作用性能，可与一般抗氧剂并用；

优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       62-68%

甲苯二氰酸酯     23%-32%

抗氧剂           1-2%， 

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         65-80%

固化剂             15-26%

催化剂            0.05%-1%

抗老化剂           1-2% 。

更为优选的，所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       67%

甲苯二氰酸酯     32%

抗氧剂           1%，

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         75%

固化剂             23%

催化剂             1%

抗老化剂           1%。

优选的，所述组分A中聚醚多元醇为官能度为2, 数均分子量在1000-3000范围内的聚醚多元醇。

优选的，所述组分A中聚醚多元醇为环氧丙烷型聚醚多元醇。

优选的，所述组分B中聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量在5000以上的聚醚多元醇。

优选的，所述组分B催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液中，三乙烯二胺的质量百分含量为33%。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、制备组份A：将组分A的原料聚醚多元醇、甲苯二氰酸酯、抗氧剂依次加到容器内，在67-75℃条件下反应2-3小时，得到组份A；

步骤二、制备组份B: 将组分B的原料聚醚多元醇、固化剂、催化剂、抗老化剂依次加到容器内，在温度为45-55℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例混合，搅拌均匀，灌入模具中烘烧硬化，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

优选的，控制步骤一组份A的异氰根的质量百分含量为4.2%-7.2%。

优选的，所述步骤三是在25-45℃的条件下搅拌均匀，在80-100℃下烘烧硬化40-50分钟。

本发明的有益效果为：本发明采用两种不同活性的聚醚多元醇，并选用与之相适应的其它各组分，通过调整配比，克服了抗氧剂、抗老化剂等各种添加剂对制品物理机械性能的不利影响，最终不仅得到了能强烈吸收波长270-400nm紫外线,对紫外线有良好的吸收转化,反射和放射作用,从而提高聚氨酯制品的紫外线屏蔽性能,高效防老化抗黄性能的聚氨酯弹性体，而且本发明的硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度、回弹性都大大优于普通聚氨酯弹性体。本发明的抗静电的聚氨酯弹性体的制备方法，工艺简单、生产效率高、成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量在1000的聚醚多元醇70㎏、甲苯二氰酸酯29㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏，依次加到容器内，在67℃条件下反应2小时,得到异氰根质量含量为7.2%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇78㎏、固化剂二乙基甲苯二胺20㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏依次加到容器内，在温度为45℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在25℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在80℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例2。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量在2000的聚醚多元醇65㎏、甲苯二氰酸酯33㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为5.2%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇70㎏、固化剂二乙基甲苯二胺28㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液0.5㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1.5㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在35℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在90℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例3。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量3000的聚醚多元醇63㎏、甲苯二氰酸酯35㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在75℃容器内反应2小时,得到异氰根质量含量为7.2%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇78㎏、固化剂二乙基甲苯二胺20㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在45℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在100℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例4。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量在3000的聚醚多元醇70㎏、甲苯二氰酸酯29㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏依次加到容器内，在67℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为6.2%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇67㎏、固化剂二乙基甲苯二胺30㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}2㎏依次加到容器内，在温度为55℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在30℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在90℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例5。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量2500的聚醚多元醇67㎏、甲苯二氰酸酯32㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 1㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应3小时,得到异氰根质量含量为7.0%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇75㎏、固化剂二乙基甲苯二胺23㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在45℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在80℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例6。

一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，它包括以下制备步骤：

步骤一、将官能度为2, 数均分子量在1000的聚醚多元醇70㎏、甲苯二氰酸酯28㎏、抗氧剂(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯) 2㎏依次加到容器内，在70℃容器内反应2小时,得到异氰根质量含量为6.2%的组份A；

步骤二、将官能度为3、数均分子量为5000以上的聚醚多元醇70㎏、固化剂二乙基甲苯二胺28㎏、催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液1㎏、抗老化剂{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}1㎏依次加到容器内，在温度为50℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例，在40℃的条件下搅拌均匀、灌入模具中在100℃下烘烧硬化45分钟，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

实施例1-6的性能测试见表1。

。

从表1可以看出，可以看出本发明制得的耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体不仅耐黄、耐紫外线性能都优于普通的聚氨酯弹性体，而且其硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度、回弹性都优于普通聚氨酯弹性体。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，它由重量比为100/70的组分A和组份B制成，其特征在于：

所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       60-70%

甲苯二氰酸酯     20-38%

抗氧剂           1-2%， 

所述组分A中抗氧剂为(双[β(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三甘醇酯)；

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         65-80%

固化剂             12-35%

催化剂             0.05-1%

抗老化剂           1-2% ， 

所述组分B中固化剂为二乙基甲苯二胺；

所述组分B中催化剂为三乙烯二胺的二丙二醇溶液；

所述组分B中抗老化剂为{2-(2’-羟基-3’,5’-二［1,1-二甲基苯基］) –苯并三唑）-5-氯化苯并三唑}。

2.根据权利要求1所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：

所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       62-68%

甲苯二氰酸酯     23-32%

抗氧剂           1-2%， 

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         67-78%

固化剂             15-26%

催化剂             0.05-1%

抗老化剂           1-2% 。

3.根据权利要求1所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：

所述组分A的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇       67%

甲苯二氰酸酯     32%

抗氧剂           1%，

所述组分B的原料由以下重量百分比的物质组成：

聚醚多元醇         75%

固化剂             23%

催化剂             1%

抗老化剂           1%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分A中聚醚多元醇为官能度为2, 数均分子量在1000-3000范围内的聚醚多元醇。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分A中聚醚多元醇为环氧丙烷型聚醚多元醇。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分B中聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量在5000以上的聚醚多元醇。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体，其特征在于：所述组分B催化剂三乙烯二胺的二丙二醇溶液中，三乙烯二胺的质量百分含量为33%。

8.权利要求1-7任一项所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：

步骤一、制备组份A：将组分A的原料聚醚多元醇、甲苯二氰酸酯、抗氧剂依次加到容器内，在67-75℃条件下反应2-3小时,得到组份A；

步骤二、制备组份B: 将组分B的原料聚醚多元醇、固化剂、催化剂、抗老化剂依次加到容器内，在温度为45-55℃、真空度为-0.095MPa的条件下脱水，直至水份质量含量小于0.05%，得到组份B； 

步骤三、将组份A和组份B混合：组份A和组份B按重量比为100/70的比例混合，搅拌均匀，灌入模具中烘烧硬化，即得一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体。

9.根据权利要求8所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：控制步骤一组份A的异氰根的质量百分含量为4.2%-7.2%。

10.根据权利要求8所述的一种耐黄、抗紫外线的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述步骤三是在25-45℃的条件下搅拌均匀，在80-100℃下烘烧硬化40-50分钟。