CN105085855B - 一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，包括如下组份：A组份：端异氰酸酯基预聚体，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得；B组份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直链二元醇的混合物；在A组分中，异氰酸酯基的质量百分比含量为5‑22％；在A组分和B组分中，满足：异氰酸酯基的摩尔量：氨基的摩尔量+羟基的摩尔量＝1：0.85～1.3；二异氰酸酯的质量+小分子直链二元醇的质量+二官能度芳香胺的质量：聚碳酸酯二醇的质量＝38～62：50，该浇注材料邵氏D硬度≥70，冲击强度≥10J/cm2，同时具有高强度高韧性；有较高的耐温性，长期耐150℃温度；有较高的撕裂强度，撕裂强度≥100KN/m，此外固化速度快，浇铸件可较快脱模。

Description

一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料及其应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯脲型高分子材料，具体涉及一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料及其应用。
背景技术
浇注材料(也叫密封胶或灌封胶)有环氧浇注材料、有机硅浇注材料、聚氨酯浇注材料等，环氧浇注材料绝缘电阻高，但较脆、经高低温循环后易产生微裂纹；经改性增韧后，生产成本增加，性能达不到最佳，往往韧性好，强度就低，强度高了，韧性就差。有机硅浇注材料绝缘电阻高，但和被粘物粘接强度低。聚氨酯浇注材料绝缘电阻和粘接强度都较高，是较理想的浇注材料。聚氨酯脲浇注材料(聚氨酯材料的一类)作为一种高性能的高分子材料，具有较高的力学强度、优异的韧性、抗冲击性、耐磨性、抗撕裂性等，非常适合于耐高温高强度高韧性浇注件的制作，也可作为涂层使用。随国民经济的发展，对这类浇注材料的需求量也越来越大。
中国专利CN1232838，一种聚氨酯及其用途，发明公开了一种聚氨酯及用途，它是由聚酯二元醇71-77％(w)，甲苯二异氰酸酯13-17％(w)、3，3′-二氯基-4，4′-二氨基二苯基甲烷8-13％(w)组成，发明的聚氨酯浇注材料耐油、抗老化，粘接强度高，使用寿命长，邵尔A硬度75-85，抗拉强度40MPa，曲挠大于100万次，扯断伸长率400％，汽车聚氨酯制件能保证一次性使用寿命5万公里以上。
中国专利CN102276975,一种高硬度、高韧性一步法(聚氨酯)复合高分子新型材料及其生产方法和其使用方法，甲组分由高活性多元醇、多功能多元醇、醚胺、小分子二醇、催化剂、阻燃剂组成，乙组分由MDI和PAPI组成，甲组分：乙组分(质量比)＝(1-2):1，固化物硬度邵氏A95±5。聚氨酯材料用于矿山堵漏。
周文英等，高硬度聚氨酯弹性体研制(化学推进剂与高分子材料，2007，1期)，文中用聚酯或聚醚多元醇与TDI反应生成端异氰酸酯基预聚体，预聚体再分别和3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺、3,5-二甲硫基-2,6-甲苯二胺、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)反应，生成聚氨酯脲，邵氏D硬度73～75，拉伸强度>49MPa，扯断伸长率>200％，撕裂强度/(kN.m-1)>130。
以上这些专利和论文，有的没有公布配方，有的聚氨酯材料较软，虽然韧性较好，但强度较低，没有使用聚碳酸酯多醇，耐温性不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料，该浇注材料邵氏D硬度≥70，冲击强度≥10J/cm2，同时具有高强度高韧性；有较高的耐温性，长期耐150℃温度；有较高的撕裂强度，撕裂强度≥100KN/m，此外固化速度快，浇铸件可较快脱模。
本发明的另外一个目的在于提供一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的应用。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，包括如下组份：
A组份：端异氰酸酯基预聚体，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得；
B组份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直链二元醇的混合物；
在A组分中，异氰酸酯基的质量百分比含量为5-22％；
在A组分和B组分中，满足：
异氰酸酯基的摩尔量：氨基的摩尔量+羟基的摩尔量＝1：0.85～1.3；
二异氰酸酯的质量+小分子直链二元醇的质量+二官能度芳香胺的质量：聚碳酸酯二醇的质量＝38～62：50。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述B组份中还可以加入助剂，所述助剂的质量为A组分和B组分总质量的0.1～10％；所述助剂为颜料、增塑剂、填料、抗氧化剂、抗紫外剂或抗菌剂中的一种或几种的混合物。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述颜料采用氧化铁红Fe2O3、氧化铬绿Cr2O3、氧化锌或碳酸钙；所述增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯DOP或邻苯二甲酸二丁酯；所述填料采用高岭土、氧化铝、硅微粉或滑石粉；所述抗氧化剂采用抗氧剂1010，即四[β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1330，即1’,3’,5’,-三甲基-2’,4’,6’-三(3,5-二叔丁基-4-羟基卞基)苯，或1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；所述抗紫外剂采用UV327，即2-(2’-羟基-3’,5'-叔丁基)苯基-5-氯代苯并三唑，或UV328，即2-(2’-羟基-3’,5'-二叔戊基)苯基苯并三唑；所述抗菌剂采用8-羟基喹啉铜或五氯苯酚。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述二异氰酸酯采用碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物(液化MDI-50)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯2,4-MDI、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(氢化MDI)或者1,4-环己基甲烷二异氰酸酯CHMDI。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述聚碳酸酯二醇为聚碳酸己二醇酯二醇或聚碳酸丁二醇酯二醇，分子量为800-2500。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述小分子直链二元醇采用1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇或对苯二酚二羟乙基醚HQEE。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述二官能度芳香胺为3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、4，4’-二氨基二苯甲烷、1,4-二氨基苯或4,4’-二氨基联苯。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得端异氰酸酯基预聚体的具体方法为：
将聚碳酸酯二醇加入到反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110～130℃并保温1～3h，或者边搅拌边加热至110～130℃并保温12h以上；然后冷却至50～80℃，向反应釜中加入二异氰酸酯，加完后逐步升温至80～90℃并保温2～4小时，冷却出料，得到端异氰酸酯预聚体。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件或制备涂层。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件时，具体制备方法如下：
(1)、将B组份预热至115～125℃，抽真空1h以上；A组份预热至115～125℃；
(2)、将A组份与B组份在密闭容器中混合，并保持混合后的温度为115～125℃，边搅拌边抽真空30-60s；之后将混合液浇注到要求形状的工件模具中；最后在115～125℃固化8h以上。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述步骤(2)中抽真空的真空度小于-0.08MPa。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述步骤(2)中浇注操作也可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中混合均匀。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作制备涂层时，具体制备方法如下：
将A组份、B组份放入容器内，加入无水乙酸乙酯搅拌均匀，涂敷在工件上，在115～125℃固化8h以上。
在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，加入无水乙酸乙酯的质量为A组份与B组份总质量的10-100％。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料，通过对配方组成及配比的优化设计，使材料具有优异的综合性能，同时具有高强度高韧性，其邵氏D硬度≥70，冲击强度≥10J/cm2，有较高的耐温性，长期耐150℃温度；有较高的撕裂强度，撕裂强度≥100KN/m，断裂伸长率(％)>200；
(2)、本发明耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料固化速度快，氨基、小分子二醇、加热都会使得固化速度加快，浇铸件可较快脱模，适合于耐高温高强度高韧性浇注件的制备；固化产物具有优异的电性能和力学性能，可进行车、铣、刨、磨等机加工；浇注材料也可直接或加入添加剂后制成涂层，应用广泛。
(3)、本发明浇注材料中A组份及B组份均无溶剂，浇注件不易产生气泡，物理化学性能优良；
(4)、本发明浇注材料在一定温度下粘度低，有几分钟到十几分钟的浇注时间，适于浇注；且可浇注各种部件，浇注件无汽泡存在；
(5)、本发明浇注材料对多种基材有良好的粘接性，长期耐150℃温度；耐热性由分子结构决定，分子结构含有聚碳酸酯、芳胺部分，分子结构为线形，有利于氢键形成，都使耐温性提高；
(6)、本发明浇注材料制备方法工艺简单，易于实现，生产成本低，具有较强的实用性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，包括如下组份：
A组份：端异氰酸酯基预聚体，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得；
B组份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直链二元醇的混合物；
在A组分中，异氰酸酯基的质量百分比含量为5-22％；
在A组分和B组分中，满足：
异氰酸酯基的摩尔量：氨基的摩尔量+羟基的摩尔量＝1：0.85～1.3；
二异氰酸酯的质量+小分子直链二元醇的质量+二官能度芳香胺的质量：聚碳酸酯二醇的质量＝38～62：50。
上述二异氰酸酯采用碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物(液化MDI-50)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(2,4-MDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(氢化MDI)或者1,4-环己基甲烷二异氰酸酯(CHMDI)。
聚碳酸酯二醇为聚碳酸己二醇酯二醇或聚碳酸丁二醇酯二醇，分子量为800-2500。
小分子直链二醇采用1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二甘醇(即一缩二乙二醇)、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)。
二官能度芳香胺为3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、4，4’-二氨基二苯甲烷、1,4-二氨基苯或4,4’-二氨基联苯。
上述B组份中还可以加入助剂，助剂的质量为A组分和B组分总质量的0.1～10％；所述助剂为颜料、增塑剂、填料、抗氧化剂、抗紫外剂或抗菌剂中的一种或几种的混合物。
其中颜料采用氧化铁红Fe2O3、氧化铬绿Cr2O3、氧化锌或碳酸钙；
增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯DOP或邻苯二甲酸二丁酯；
填料采用高岭土、氧化铝、硅微粉或滑石粉；
抗氧化剂采用抗氧剂1010，即四[β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1330，即1’,3’,5’,-三甲基-2’,4’,6’-三(3,5-二叔丁基-4-羟基卞基)苯，或1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
抗紫外剂采用UV327，即2-(2’-羟基-3’,5'-叔丁基)苯基-5-氯代苯并三唑，或UV328，即2-(2’-羟基-3’,5'-二叔戊基)苯基苯并三唑；
抗菌剂采用8-羟基喹啉铜或五氯苯酚等，其质量比份为0.01～1％。
上述由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得端异氰酸酯基预聚体(A组份)的具体方法为：
即将聚碳酸酯二醇加入到反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110～130℃并保温1～3h，或者边搅拌边加热至110～130℃并保温12h以上；然后冷却至50～80℃，向反应釜中加入二异氰酸酯，加完后逐步升温至80～90℃并保温2～4小时，冷却出料，密封保存，即得到端异氰酸酯预聚体。
上述B组份为芳香胺或芳香胺和多元醇的混合物，当为芳香胺和多元醇的混合物时，将B组份及助剂加入至反应釜中，加热熔化，搅拌均匀；冷却出料，即得到B组份。
本发明耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料可以用作浇注工件或制备涂层。当耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件时，具体制备方法如下：
(1)、先对待浇注工件模具表面进行洁净处理；将B组份预热至115～125℃，抽真空1h以上；A组份预热到115～125℃；
(2)、将A组份与B组份在密闭容器中混合，并保持混合后的温度为115～125℃，边搅拌边抽真空30-60s；之后将混合液浇注到要求形状的工件模具中；最后在115～125℃固化8h以上。抽真空的真空度小于-0.08MPa(使用0.5MPa至-0.1MPa的真空表)。
浇注操作也可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。当高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件时，B组分中加入助剂质量为A组分和B组分总质量的0.1-10％。
当耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作制备涂层时，具体制备方法如下：
首先对待涂覆工件表面进行洁净处理；A组分用量比浇注材料用量要高，是其A组份用量的1.1-1.3倍。将A组份、B组份按规定的质量比份放入容器内，加入适量无水乙酸乙酯，搅拌均匀，涂敷在工件上；最后在15～125℃固化8h以上。可根据需求加入颜料、增塑剂、填料、抗氧化剂、抗紫外剂、抗菌剂中的一种或几种的混合物。
其中加入无水乙酸乙酯的量是以溶液能自由流动为宜，例如加入量为A组份、B组份总质量的10-100％。
实施例1(以A组份为100质量份计)
耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸己二醇酯二醇(分子量为2000，官能度为2)63.2质量份，
异佛尔酮二异氰酸酯36.8质量份，二组份反应生成预聚体。
B组份：
1,6-己二醇9.6质量份，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯16.6质量份，
氧化铬绿1.4质量份(绿色颜料)，
五氯苯酚0.028质量份(抗菌剂)。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸己二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入异佛尔酮二异氰酸酯，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：将己二醇、3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、氧化铬绿、五氯苯酚加入至反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃保温3小时，然后冷却出料，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件模具表面进行洁净处理；然后将B组份预热至120℃，抽真空2h；A组份预热到120℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为120℃，边搅拌边抽真空45s；立即浇注工件；最后在120℃固化32h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表1为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表1.耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 73
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup>， 10
拉伸强度，20℃，MPa 45
断裂伸长率(％) 260
撕裂强度(KN/m) 112
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 47
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 240
实施例2
耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸己二醇酯二醇(分子量为2000，官能度为2)60.4质量份，氢化MDI 39.6质量份，二组份反应生成预聚体。
B组份：
1,4-二氨基苯13.1质量份，
抗氧剂，抗氧剂1010 0.1质量份；
抗紫外剂，抗紫外剂UV327 0.1质量份。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸己二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入氢化MDI，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：将1,4-二氨基苯、抗氧剂、抗紫外剂加入至反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃，保温3小时，然后冷却出料，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至120℃，抽真空2h；A组份预热到120℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为120℃，边搅拌边抽真空500s；立即浇注工件；最后在120℃固化20h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表2为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表2 耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 75
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 11
拉伸强度，20℃，MPa 51
断裂伸长率(％) 253
撕裂强度(KN/m) 133
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 52
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 236
实施例3
耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸丁二醇酯二醇(分子量为2000，官能度为2)74.2质量份，甲苯二异氰酸酯25.8质量份，二组分反应生成预聚体。
B组份：
3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯29.7质量份；
增塑剂，邻苯二甲酸二辛酯5质量份；
抗氧剂1330 0.01质量份。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸丁二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入甲苯二异氰酸酯，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：将3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、抗氧剂、增塑剂加入至反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3小时，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作涂层使用时，先对待涂敷和粘接的工件表面进行洁净处理；将A组份、B组份放入容器内，加入A组份与B组份总质量15％的无水乙酸乙酯，搅拌均匀，涂敷在工件上；最后120℃固化8h。
如下表3为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表3 耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 74
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 12
拉伸强度，20℃，MPa 53
断裂伸长率(％) 264
撕裂强度(KN/m) 124
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 55
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 233
实施例4
耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸丁二醇酯二醇(分子量为2000，官能度为2)67.6质量份，1,4-环己基甲烷二异氰酸酯32.4质量份，二组分反应生成预聚体。
B组份：
1,4-二氨基联苯24.8质量份；
氧化铁红Fe2O3 1质量份。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸丁二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入1,4-环己基甲烷二异氰酸酯，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：1,4-二氨基联苯、抗氧化铁红加入至反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃，保温3小时，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至115℃，抽真空2h；A组份预热到115℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为115℃，边搅拌边抽真空60s；立即浇注工件；最后在115℃固化48h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表4为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表4 耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 72
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 10
拉伸强度，20℃，MPa 55
断裂伸长率(％) 245
撕裂强度(KN/m) 127
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 56
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 246
实施例5
耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸己二醇酯二醇(分子量为1000，官能度为2)67.6质量比分，
异佛尔酮二异氰酸酯15.2质量比分，
二苯基甲烷二异氰酸酯17.2质量比份，三组分反应生成预聚体。
B组份：
3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯18.4质量比分；
8-羟基喹啉铜0.1质量比分。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸己二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至115℃并保温2h；然后冷却至60℃，向反应釜中加入异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯，加完后逐步升温至85℃并保温3小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、8-羟基喹啉铜加入至反应釜中，搅拌加热至熔化化，冷却，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至122℃，抽真空2h；A组份预热到122℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为122℃，边搅拌边抽真空60s；立即浇注工件；最后在122℃固化8h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表5为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表5.耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 74
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 11
拉伸强度，20℃，MPa 47
断裂伸长率(％) 263
撕裂强度(KN/m) 115
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 51
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 271
实施例6
本发明所述的耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸己二醇酯二醇(分子量为1000，官能度为2)59.7质量比分，
甲苯二异氰酸酯40.3质量比分。
B组份：
1,4-二氨基苯7.6质量比分；
己二醇6.5质量比分。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸己二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入甲苯二异氰酸酯，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：1,4-二氨基苯、己二醇加入至反应釜中，搅拌加热至熔化化，混合均匀，冷却，即得到B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至120℃，抽真空3h；A组份预热到120℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为120℃，边搅拌边抽真空50s；立即浇注工件；最后在120℃固化20h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表6为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表6.耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 70
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 12
拉伸强度，20℃，MPa 51
断裂伸长率(％) 255
撕裂强度(KN/m) 119
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 54
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 288
实施例7
本发明所述的耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸丁二醇酯二醇(分子量为1000，官能度为2)60.4质量比分，
氢化MDI 39.6质量比分。
B组份：
1,4-二氨基联苯16.7质量比分。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸丁二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110℃并保温3h；然后冷却至50℃，向反应釜中加入氢化MDI，加完后逐步升温至80℃并保温4小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：1,4-二氨基苯为B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至118℃，抽真空1h；A组份预热到118℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为118℃，边搅拌边抽真空35s；立即浇注工件；最后在118℃固化16h。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表7为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表7.耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 72
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 10
拉伸强度20℃，MPa 56
断裂伸长率(％) 244
撕裂强度(KN/m) 123
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 58
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 267
实施例8
本发明所述的耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料包括如下组份：
A组份：
聚碳酸丁二醇酯二醇(分子量为1000，官能度为2)60质量比分，
1,4-环己基甲烷二异氰酸酯40质量比分。
B组份：
1,4-二氨基苯14质量比分。
如上所述的A组份端异氰酸酯预聚体是由如下方法获得：将聚碳酸丁二醇酯二醇加入反应釜中，边搅拌抽真空边加热至120℃并保温3h；然后冷却至60℃，向反应釜中加入1,4-环己基甲烷二异氰酸酯，加完后逐步升温至80℃并保温3小时，冷却出料，即得到端异氰酸酯预聚体。
如上所述的B组份由如下方法获得：1,4-二氨基苯为B组份。
上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料用作浇注工件时：其先对待浇注工件表面进行洁净处理；然后将B组份预热至120℃，抽真空2h；A组份预热到120℃；再将A组份、B组份放入一可抽真空的密闭容器内，混合后的平均温度为120℃，边搅拌边抽真空60s；立即浇注工件；最后在120℃固化48。本浇注操作可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中，数秒可完全均匀混合。
如下表8为本实施例中耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能：
表8.耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的性能
性能名称 指标
硬度(邵氏D) 75
冲击强度，20℃，J/cm<sup>2</sup> 12
拉伸强度20℃，MPa 46
断裂伸长率(％) 261
撕裂强度(KN/m) 122
拉伸强度20℃(经150℃30天)，MPa 52
断裂伸长率(％)20℃(经150℃30天) 283
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：包括如下组份：
A组份：端异氰酸酯基预聚体，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得；
B组份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直链二元醇的混合物；
在A组分中，异氰酸酯基的质量百分比含量为5-22％；
在A组分和B组分中，满足：
异氰酸酯基的摩尔量：氨基的摩尔量+羟基的摩尔量＝1：0.85～1.3；
二异氰酸酯的质量+小分子直链二元醇的质量+二官能度芳香胺的质量：聚碳酸酯二醇的质量＝38～62：50；
所述小分子直链二元醇采用1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇或三缩四乙二醇；
所述二官能度芳香胺为3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、4，4’-二氨基二苯甲烷、1,4-二氨基苯或4,4’-二氨基联苯。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：所述B组份中还可以加入助剂，所述助剂的质量为A组分和B组分总质量的0.1～10％；所述助剂为颜料、增塑剂、填料、抗氧化剂、抗紫外剂或抗菌剂中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：所述颜料采用氧化铁红Fe2O3、氧化铬绿Cr2O3、氧化锌或碳酸钙；所述增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯DOP或邻苯二甲酸二丁酯；所述填料采用高岭土、氧化铝、硅微粉或滑石粉；所述抗氧化剂采用抗氧剂1010，即四[β-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1330，即1’,3’,5’-三甲基-2’,4’,6’-三(3,5-二叔丁基-4-羟基卞基)苯，或1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；所述抗紫外剂采用UV327，即2-(2’-羟基-3’,5'-叔丁基)苯基-5-氯代苯并三唑，或UV328，即2-(2’-羟基-3’,5'-二叔戊基)苯基苯并三唑；所述抗菌剂采用8-羟基喹啉铜或五氯苯酚。
4.根据权利要求1或3之一所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：所述二异氰酸酯采用碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物(液化MDI-50)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯2,4’-MDI、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯(氢化MDI)或者1,4-环己基甲烷二异氰酸酯CHMDI。
5.根据权利要求1～3之一所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：所述聚碳酸酯二醇为聚碳酸己二醇酯二醇或聚碳酸丁二醇酯二醇，分子量为800-2500。
6.根据权利要求1～3之一所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，其特征在于：由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得端异氰酸酯基预聚体的具体方法为：
将聚碳酸酯二醇加入到反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110～130℃并保温1～3h，或者边搅拌边加热至110～130℃并保温12h以上；然后冷却至50～80℃，向反应釜中加入二异氰酸酯，加完后逐步升温至80～90℃并保温2～4小时，冷却出料，得到端异氰酸酯预聚体。
7.权利要求1～3之一所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件或制备涂层。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作浇注工件时，具体制备方法如下：
(1)、将B组份预热至115～125℃，抽真空1h以上；A组份预热至115～125℃；
(2)、将A组份与B组份在密闭容器中混合，并保持混合后的温度为115～125℃，边搅拌边抽真空30-60s；之后将混合液浇注到要求形状的工件模具中；最后在115～125℃固化8h以上。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：所述步骤(2)中抽真空的真空度小于-0.08MPa。
10.根据权利要求8所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：所述步骤(2)中浇注操作也可使用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中混合均匀。
11.根据权利要求7所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料用作制备涂层时，具体制备方法如下：
将A组份、B组份放入容器内，加入无水乙酸乙酯搅拌均匀，涂敷在工件上，在115～125℃固化8h以上。
12.根据权利要求11所述的一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料的应用，其特征在于：加入无水乙酸乙酯的质量为A组份与B组份总质量的10-100％。
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