CN103435777A - 矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法 - Google Patents

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本发明属于有机高分子材料制品技术领域,具体涉及一种矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法。由如下重量份数的原料制成:多元醇0.8-1.2份,多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份;其中多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。本发明并提供其制备方法,先制备预聚体和固化组分,然后浇注制得产品。制备得到的工程轮胎耐磨是橡胶的3-10倍,承载大,耐穿透,而且本工艺内生热低,使用寿命长,是橡胶轮胎的2-4倍,且加工成本低,无污染。具有成本低、弹性好、滚动阻力小、生热低等优势,还提供其制备方法,工艺简单成本低。

Description

矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法
技术领域
本发明属于有机高分子材料制品技术领域,具体涉及一种矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法。
背景技术
由于近年来地下矿藏挖掘业自动化程度迅速提高,工程轮胎市场需求量急剧增加,加之传统橡胶轮胎其生产工艺技术要求更高,生产设备精度也要求更严格,投资巨大。
现有技术大多采用橡胶制作工程轮胎,工艺复杂,成本高,污染大不环保。制作的工程轮胎产品不耐磨,不耐油、不耐穿刺、承载力小、使用寿命短等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿山用聚氨酯工程轮胎,耐磨性能是普通橡胶的3-10倍,承载大,耐穿透,而且本工艺内生热低,使用寿命长,是橡胶轮胎的2-4倍,且加工成本低,无污染。具有成本低、弹性好、滚动阻力小、生热低等优势,还提供其制备方法,工艺简单成本低。
本发明所述的矿山用聚氨酯工程轮胎,多元醇0.8-1.2份,多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份;其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。
多元醇采用聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成,能够降低成本提高性能。聚酯多元醇218为市购,购于青岛新宇田化工有限公司,物理性能优越,价格低,但内生热大;PTMG(聚四氢呋喃醚)价格高,是聚酯多元醇的3倍,但内生热是聚酯的三分之一,将两种料混合既降低了成本又大大提高了它的性能。
多异氰酸酯优选为TDI。多异氰酸酯有多种,我们采用甲苯二异氰酸酯,其命名是根据NCO反应基团在苯环上所处的位置不同来区分,它有2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6甲苯二异氰酸酯两种异构体。T65为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为(65±2)%和(35±2)%的混合体;T80为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为(80±2)%和(20±2)%的混合体;T100为2,4-TDI含量大于95%的产品,其2,6-TDI含量甚微。多异氰酸酯优选采用TDI T100。
固化剂为DADMT(2,4-二胺基-3,5-二甲硫基甲苯)。现有一般采用的固化剂为MOCA(4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷),其常温下为固态,熔点为107℃,易结晶,长时间加温易变色、变质,使用时温度为110℃左右,这样预聚体温度须达到75℃左右,混合固化时反应速度快,难操作,在较高温度下树脂化,有燃烧和爆炸危险,且有致癌性。DADMT常温下为液态,使用时不用加热,易操作,且预聚体的温度可自由控制,使得制备得到的轮胎性能优异。
反应控制剂为二月桂酸二丁基锡。
矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法包括以下步骤:
(1)半预聚体的制备:
将多元醇脱水,加入多异氰酸酯,温度控制在70-100℃,混合反应制得半预聚体;
(2)固化组分的制备:
将多元醇脱水,与固化剂DADMT混合,得到固化组分;
(3)工程轮胎的制备:
将半预聚体和固化组分混合,加入反应控制剂反应,注入模具,硫化脱模即可;
其中:步骤(1)与步骤(2)中使用的多元醇的重量比为1:0.8-1.2。
步骤(1)和步骤(2)中脱水温度为110-120℃,时间为4小时-8小时。
多元醇分为两部分加入,其中一部分与异氰酸酯反应生成预聚体,另一部分和固化剂等混合,在浇注时加入。这种方法生成的预聚体中游离的NCO基团含量较高,一般为12%到15%,故经常把这种预聚体称为“半预聚体”。
其特点是:①预聚体的组分粘度较低,可以调到与固化剂混合组分粘度相接近;②采用的是半预聚体法,就是多元醇A分开一部分与TDI反应,一部分与固化剂混合,这样既提高了混合的均匀性,又改善了聚氨酯弹性体的一些性能。这种方法便于实现工业化。特殊工艺保证了一次加工成型整体结构,保证了其高性能,使用寿命长。整体浇注加工工艺一次成型不分离,复合结构提高了密度。内生热比国内同类产品降低了3倍。
综上所述,本发明具有以下优点:
(1)制备得到的矿山用聚氨酯工程轮胎,耐磨是橡胶的3-10倍,承载大,耐穿透,而且本工艺内生热低,使用寿命长,是橡胶轮胎的2-4倍,且加工成本低,无污染。
(2)省去了庞大的生产设备,大大简化了加工工艺,使材料混合、成型、硫化实现一体化。
(3)工艺上操作方便,配方易变更改动,工艺简单,成本低,较橡胶工艺大大节约了人力物力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6混合制成。
(1)将50g多元醇加温至110℃真空脱水4小时,降至70℃,加入TDI T10025g,温度控制在90℃,混合反应2小时制得半预聚体;
(2)将50g多元醇加温至110℃真空脱水4小时,降至70℃,与10g固化剂DADMT混合;
(3)将步骤(1)和步骤(2)制备得到的产品混合,加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡T120.01mg,快速搅拌反应10分钟,注入模具放入120℃的烘箱中,硫化20小时,脱模即可。
对实施例1制备得到的工程轮胎进行性能测试:
实施例1制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度;橡胶轮胎的硬度为70度左右,普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
实施例1制备得到的轮胎弹性为30度,橡胶轮胎的弹性为30度左右,普通聚氨酯的弹性为20度左右;
实施例1制备得到的轮胎扯断强度为55Mpa,橡胶的扯断强度为为20Mpa,是橡胶的2.75倍。
实施例2:
(1)将24kg多元醇加温至115℃真空脱水6小时,降至75℃,加入TDI T10020kg,温度控制在98℃,混合反应4小时制得半预聚体;
(2)将16kg多元醇加温至115℃真空脱水6小时,降至75℃,与固化剂DADMT10kg混合;
(3)将步骤(1)和步骤(2)制备得到的产品混合,加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡0.01mg一滴,快速搅拌反应10分钟,注入模具放入120℃的烘箱中,硫化20小时,脱模即可。
其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:10混合制成。
对实施例2制备得到的工程轮胎进行性能测试:
实施例2制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度;橡胶轮胎的硬度为70度左右,普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
实施例2制备得到的轮胎弹性为31度,橡胶轮胎的弹性为30度左右,普通聚氨酯的弹性为20度左右;
实施例2制备得到的轮胎扯断强度为60Mpa,橡胶的扯断强度为为20Mpa,是橡胶的3.0倍。
实施例3
(1)将48kg多元醇加温至120℃真空脱水8小时,降至75℃,加入TDI T10030kg,温度控制在78℃,混合反应4小时制得半预聚体;
(2)将72kg多元醇加温至120℃真空脱水8小时,降至75℃,与固化剂DADMT15kg混合;
(3)将步骤(1)和步骤(2)制备得到的产品混合,加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡0.01mg一滴,快速搅拌反应10分钟,注入模具放入120℃的烘箱中,硫化20小时,脱模即可。
其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:8混合制成。
对实施例3制备得到的工程轮胎进行性能测试:
实施例3制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度;橡胶轮胎的硬度为70度左右,普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
实施例3制备得到的轮胎弹性为30,橡胶轮胎的弹性为30度左右,普通聚氨酯的弹性为20度左右;
实施例3制备得到的轮胎扯断强度为65Mpa,橡胶的扯断强度为为20Mpa,是橡胶的3.25倍。

Claims (7)

1.一种矿山用聚氨酯工程轮胎,其特征在于:由如下重量份数的原料制成:多元醇0.8-1.2份,多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份;其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。
2.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎,其特征在于:多异氰酸酯为TDI。
3.根据权利要求2所述的矿山用聚氨酯工程轮胎,其特征在于:多异氰酸酯为TDI T100。
4.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎,其特征在于:固化剂为DADMT。
5.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎,其特征在于:反应控制剂为二月桂酸二丁基锡。
6.一种1-5所述的矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)半预聚体的制备:
将部分多元醇脱水,加入多异氰酸酯,温度控制在70-100℃,混合反应制得半预聚体;
(2)固化组分的制备:
将另一部分多元醇脱水,与固化剂DADMT混合,得到固化组分;
(3)工程轮胎的制备:
将半预聚体和固化组分混合,加入反应控制剂反应,注入模具,硫化脱模即可;
其中:步骤(1)与步骤(2)中使用的多元醇的重量比为1:0.8-1.2。
7.根据权利要求6所述的矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法,步骤(1)和步骤(2)中脱水温度为110-120℃,时间为4小时-8小时。
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