CN105820310A - 一种nco预聚物及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种NCO预聚物，其NCO的含量为1.5~25wt.%，110℃时的粘度小于6000mPa.s，包括至少一种分子量在400~8000g/mol之间，官能度为1.95~3.15的多元醇和二异氰酸酯的反应产物，NCO与OH的摩尔比在0.55~5.8:1。本发明预聚物稳定且均匀，能够形成稳定且透明的熔体，其能在加工温度具有适宜的粘度，具有优异的物理性能。

Description

一种NCO预聚物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及NCO预聚物，具体涉及一种NCO预聚物及其制备方法和用途。
背景技术
预聚物是NCO基团封端的预聚物，其通过多元醇与基于官能团摩尔过量的异氰酸酯在室温至约100℃反应(在特殊情况下也可以高于100℃)直至NCO值达到恒量而获得。这种NCO封端的预聚物的重要应用是通过浇注法制备成弹性体。在制备这种弹性体时，预聚物在制备之后立即进行链增长(也就是与短链多元醇(如丙二醇)或与多胺(如亚甲基二(邻氯苯胺)或水反应))，或者为了后续的链增长NCO预聚物被冷却(达到有利的和可行的程度)至较低温度(储存温度)并储存。原则上浇注弹性体不仅可以通过预聚物法也可以通过一步法获得，通过预聚物法制备的弹性体具有更好的分子量有序性，从而能浇注性能更好的弹性体，预聚物合成路线的另一个有利特征是部分反应热已经从预聚步骤除去，因此在实际聚合过程中产生的反应热较少，这有利于分子链的有序增长和提高浇注反应时间从而带来加工方便性。
聚氨酯弹性体因其具有硬度范围宽，良好的机械性能、回彈性能以及耐磨、耐油、耐老化等性能，被广泛用于机械液压传动系統、气动系統中的密封件以及汽車用密封件，而在一些特殊領域则有更严格的要求：如较高的机械强度，较高的耐高温、耐油和耐磨性能，良好的动态力学性能等。
4,4′-联苄基二异氰酸酯(DBDI)分子由于完美的结构对称性以及自旋性，可以形成最完美的相分离，使得聚氨酯弹性体达到最好的耐高温性能和机械强度，使得材料兼具刚性和柔性，刚柔并济，使其弹性体具有优异的耐热、耐油、耐水解、耐磨和动态力学性能。4,4′-联苄基二异氰酸酯(DBDI)兼具二苯基甲烷二异氰酸酯(PPDI)的刚性和二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)的柔性，所制成的弹性体耐高温性能优于PPDI，柔性高于TODI，目前全世界没有DBDI制成的聚氨酯弹性体工业制品，DBDI的出现，必然会促进世界工业的进步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种NCO预聚物及其制备方法和用途，预聚物中含有一种全新的二异氰酸酯，使得预聚物具有优异的物理性能，特别适合用于制备浇注聚氨酯弹性体。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种NCO预聚物，其NCO的含量为1.5～25wt.％，110℃时的粘度小于6000mPa.s，包括至少一种分子量在400～8000g/mol之间，官能度为1.95～3.15的多元醇和二异氰酸酯的反应产物，NCO与OH的摩尔比在0.55～5.8:1。
优选地，多元醇选自聚酯多元醇、聚-ε-己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇和聚四氢呋喃醚二醇。
优选地，二异氰酸酯为4,4′-联苄基二异氰酸酯，分子结构如下：
本发明采取的又一技术方案是：
一种上述NCO预聚物的制备方法，包括如下步骤：
a、将二异氰酸酯与至少一种多元醇在70℃～250℃下进行反应，NCO与OH的摩尔比在0.55～5.8:1；
b、快速冷却步骤a中得到的预聚物，从步骤a反应结束时温度降至130℃的停留时间不得超过1小时。
进一步优选地，从步骤a反应结束时温度降至110℃的停留时间不得超过2小时。
进一步优选地，从步骤a反应结束时温度降至90℃的停留时间不得超过4小时。
进一步优选地，从步骤a反应结束时温度降至70℃的停留时间不得超过16小时。
上述NCO预聚物的用途，用于与异氰酸酯活性材料反应制备浇注弹性体。
在实际制备浇注弹性体时，还需要加入适量的一种或多种扩链剂。扩链剂是指二乙醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇、戊二醇、三羟甲基乙烷、甘油、三羟甲基丙烷、聚己内酯三醇、3,3′-二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4′-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基)苯胺(MCDEA)、乙二胺(DA)、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)、氢醌-二(β-羟乙基)醚(HQEE)。
特定的情况下还需要加入催化剂、稳定剂、乳化剂。
催化剂有二月桂酸二丁锡、N-烷基吗啉、辛酸铅、二氮杂二环辛烷等。
稳定剂可以为布朗斯台德和路易斯酸，比如盐酸、三氯化硼、己二酸、戊二酸、马来酸、柠檬酸等。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明制备方法易于调整配方，操作简单；
2、本发明预聚体稳定且均匀，能够形成稳定且透明的熔体，其能在加工温度具有适宜的粘度，具有优异的物理性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
将1000g重的羟值为56mgKOH/g的聚己二酸丁二醇酯在120℃脱水2小时，然后加入0.5g的二月桂酸二丁锡和0.2g的盐酸，搅拌10分钟后，加入610g的DBDI，8分钟后反应温度上升至135℃，然后10分钟内让预聚体温度降低至115℃以下，然后再在20分钟内让预聚体温度继续降低至80℃。
将预聚物分成多组样品后在不同储存温度下测试样品，样品测试包含110℃下的粘度、外观、和NCO值。
表1实施例1中各测试样品的测试结果
实施例2
将实施例1中的预聚体加热至120℃，脱气后和110g重量的1,4-丁二醇混合扩链，然后将倒入涂有脱模剂的模具中。再放入130℃的鼓风烘箱中固化2小时候脱模，继续放入烘箱20小时后取出测试性能。
表2实施例2中各测试样品的性能测试结果
由上述表1和表2结果可以看出，本发明的NCO预聚物具有优异的物理性能。
以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种NCO预聚物，其特征在于：其NCO的含量为1.5～25wt.％，110℃时的粘度小于6000mPa.s，包括至少一种分子量在400～8000g/mol之间，官能度为1.95～3.15的多元醇和二异氰酸酯的反应产物，所述NCO与OH的摩尔比在0.55～5.8:1。
2.根据权利要求1所述的NCO预聚物，其特征在于：所述多元醇选自聚酯多元醇、聚-ε-己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇和聚四氢呋喃醚二醇。
3.根据权利要求1所述的NCO预聚物，其特征在于：所述二异氰酸酯为4,4′-联苄基二异氰酸酯，分子结构如下：
4.一种权利要求1～3中任一项权利要求所述的NCO预聚物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、将二异氰酸酯与至少一种多元醇在70℃～250℃下进行反应，NCO与OH的摩尔比在0.55～5.8:1；
b、快速冷却步骤a中得到的预聚物，从步骤a反应结束时温度降至130℃的停留时间不得超过1小时。
5.根据权利要求4所述的NCO预聚物的制备方法，其特征在于：从步骤a反应结束时温度降至110℃的停留时间不得超过2小时。
6.根据权利要求5所述的NCO预聚物的制备方法，其特征在于：从步骤a反应结束时温度降至90℃的停留时间不得超过4小时。
7.根据权利要求6所述的NCO预聚物的制备方法，其特征在于：从步骤a反应结束时温度降至70℃的停留时间不得超过16小时。
8.根据权利要求1～3中任一项权利要求所述的NCO预聚物的用途，其特征在于：所述NCO预聚物与异氰酸酯活性材料反应制备浇注弹性体。
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