CN105482055B - 耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体应用技术领域。本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，由A组分和B组分组成，A、B组分的重量百分比为4.6～7.1，其中A组分为聚氨酯预聚物，由聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂制成；B组分为扩链剂。所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而成，官能度为2，数均分子量为2000～2200。本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，玻璃化温度有一定程度的下降，耐低温性能提高；本发明同时提供了简单易行、节能环保的制备方法。

Description

耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体应用技术领域。
背景技术
聚氨酯弹性体(PUE)具有独特的软硬段嵌段共聚物的结构，这赋予了其制品具有优良的综合力学性能：优异的机械性能、耐磨、耐油、耐老化，硬度可调节的范围大，这些优异的综合性能是其他很多种商品化橡胶和塑料所不具备的。在一些特殊的使用环境中对聚氨酯弹性体提出了特殊的性能要求，如耐高温性能、高耐磨性、耐溶剂性及耐油性等。聚氨酯弹性体的使用温度基本在零摄氏度以上，然而我国东北及俄罗斯等国冬季气温在零度甚至零下二十度左右，这就要求所制备的聚氨酯弹性体有较好的低温柔顺性，即在较低的温度环境下仍然能够表现出聚氨酯弹性体的高弹性状态。聚醚型聚氨酯弹性体具有较好的耐低温性，然而其抗撕裂及抗拉伸强度较低，无法满足某些对机械性能要求较高的应用领域，聚酯型聚氨酯弹性体具有较高的抗撕裂及抗拉伸强度，但是普通聚酯型聚氨酯弹性体耐低温性能差，从而限制其在低温环境的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐低温聚氨酯弹性体，其玻璃化温度有一定程度的下降，耐低温性能提高；本发明同时提供了简单易行、节能环保的制备方法。
本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，由A组分和B组分组成，A、B组分的重量比为4.6～7.1，其中：
(1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：
聚酯多元醇 48.0％～73.0％
二异氰酸酯 22.0％～27.0％
增塑剂 5.0％～25.0％；
(2)B组分为扩链剂；
所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而成，官能度为2，数均分子量为2000～2200。
所述的二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)或碳化二亚胺改性的MDI(液化MDI)中的一种或者两种。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯(DMEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)或9-88SG。
所述的扩链剂为1，4-丁二醇或1，4-丁二醇与三羟甲基丙烷的混合物。
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：将聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂在75～85℃反应2～3小时，得到聚氨酯预聚物，其异氰酸根含量为4.5～7.0％；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和B组分在75～85℃下混合，然后将混合物浇注到100～120℃的模具中，60～90分钟后脱模，将脱模后的制品在100～120℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A60～85，玻璃化转变温度在零下40～55℃。
本发明具有以下有益效果：
(1)制得的耐低温聚氨酯弹性体，既有较高的机械性能又有比较低的玻璃化转变温度，耐低温性能提高，适用于低温气候的地区；
(2)所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，不但节能环保，而且简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例中所用材料如下：
PE2420T：数均分子量2200的聚酯二元醇，由己二酸(AA)，乙二醇(EG)，1，4丁二醇(BG)制备而成，其中BG/EG＝3/1；
PE2420：数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA，BG和EG制备而成，其中BG/EG＝1/1；
PE4020：数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA和BG制备而成；
PE4010：数均分子量1000的聚酯二元醇，由AA和BG制备而成；
PE2020：数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA和EG制备而成；
PE2320：数均分子为2000的聚酯二元醇，由AA，EG及1，2丙二醇(PG)制备而成
液化MDI：经过改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，异氰酸根含量为29.5％；
MDI-100：4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；
BDO：1，4-丁二醇；
TMP：三羟甲基丙烷；
BBP：邻苯二甲酸酯；
9-88SG：苯甲酸酯类增塑剂；
以下实施例中的百分数均指质量百分数。
实施例1
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：将分子量2000的PE4020 48.0％，MDI-100 24.0％，液化MDI3.0％，BBP 25.0％在80℃反应2.5小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为7.0％的聚氨酯预聚物；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和扩链剂BDO以100/7.1的重量比例在80℃下混合，然后将混合物浇注到110℃的模具中，60分钟后脱模，将脱模后的制品在110℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A85。
实施例2
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：分子量2000的PE2420 73.0％，MDI-100 20.0％，液化MDI 2.0％，DMEP 5.0％在85℃反应3小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为4.5％的聚氨酯预聚物；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和扩链剂BDO以100/5.6的重量比例在85℃下混合，然后将混合物浇注到120℃的模具中，90分钟后脱模，将脱模后的制品在120℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A70。
实施例3
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：分子量2200的PE2420 60.0％，MDI-100 22.5％，液化MDI 2.5％，9-88SG15％在75℃反应2小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为6.0％的聚氨酯预聚物；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和扩链剂(BDO 4.0kg，TPM 0.6kg)以100/4.6的重量比例在75℃下混合，然后将混合物浇注到70℃的模具中，60分钟后脱模，将脱模后的制品在100℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A60。
对比例1
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：将分子量2000的PE2020 70％，MDI-100 28％，液化MDI 2.0％在80℃反应2.5小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为7.0％的聚氨酯预聚物；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和扩链剂BDO以100/7.1的重量比例在80℃下混合，然后将混合物浇注到110℃的模具中，60分钟后脱模，将脱模后的制品在110℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A85。
制品的玻璃化温度采用德国耐驰公司生产的204型差示扫描量热仪测试，测试条件为：将样品在N2保护下从室温升至180℃，恒温5分钟以消除热历史，降至-70℃后再次升至180℃。实施例性能如下表所示。
表1实施例和对比例制得产品的性能

Claims (5)

1.一种耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：由A组分和B组分组成，A、B组分的重量比为100：4.6～7.1，其中：
(1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：
聚酯多元醇 48.0％～73.0％
二异氰酸酯 22.0％～27.0％
增塑剂 5.0％～25.0％；
(2)B组分为扩链剂；
所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而成，官能度为2，数均分子量为2000～2200；
二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或碳化二亚胺改性的MDI中的一种或者两种；
所述聚氨酯预聚物的异氰酸根含量为4.5～7.0％；
所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：将聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂在75～85℃反应2～3小时，得到聚氨酯预聚物；
(2)制备聚氨酯弹性体：将聚氨酯预聚物和B组分在75～85℃下混合，然后将混合物浇注到100～120℃的模具中，60～90分钟后脱模，将脱模后的制品在100～120℃下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体。
2.根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯、邻苯二甲酸二异丁酯或9-88SG。
3.根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：扩链剂为丁二醇、乙二醇或二乙二醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：制得的耐低温聚氨酯弹性体的硬度为邵A 60～85。
5.根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：制得的耐低温聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度在零下40～55℃。
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