CN106188493A - 聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法 - Google Patents

聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法。所述组合料由质量比为100：90～120的A组分和B组分混合制成：A组分由以下质量份数的原料制成：聚酯多元醇100份；扩链剂10～20份；交联剂0～2份；泡沫稳定剂0.4～0.8份；催化剂1.0～1.6份；发泡剂0.2～0.4份；B组分由以下质量份数的原料制成：聚酯多元醇100份；异氰酸酯160～250份；抑制剂20～40ppm。采用本发明组合料制作的轮胎韧性好，安装过程中能够承受较强的拉力，产品次品率低；适用于轮椅和自行车轮胎；满足2～3分钟开模，有效的提高生产效率；产品表面无瑕疵，有光泽；所述的制备方法，工艺合理。

Description

聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯合成领域，具体涉及一种聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯微孔弹性体是一种兼具弹性体良好的机械性能和泡沫的舒适性的材料，具有优异的耐磨性，较高的承载性，强度高，弹性好，可以制成不同密度、硬度产品，满足市场的个性化需求，被广泛的应用在部分车辆轮胎中。其中，在自行车轮和轮椅轮方面，轮胎重量轻且尺寸大，从18寸到24寸不等，轮胎需要优良的韧性，目前使用较广泛的是橡胶充气轮胎，但是轮胎内部体积相对较小，充气内胎在夏天就很容易产生爆胎，所以需要开发一款韧性优良、表面美观的聚氨酯发泡轮胎料，来满足生产生活的需要。
随着聚氨酯发泡轮胎的快速发展，提高产业化的生产效率，快速熟化脱模成为轮胎生产商的迫切需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种聚氨酯发泡轮胎用组合料，开模时间短，有效提高生产效率，所制得轮胎韧性好，适用于轮椅和自行车轮胎；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，由质量比为100：90～120的A组分和B组分混合制成：
A组分由以下质量份数的原料制成：
B组分由以下质量份数的原料制成：
聚酯多元醇 100份；
异氰酸酯 160～250份；
抑制剂 20～40ppm。
A组分中聚酯多元醇为官能度为2～2.05、羟值为50～80mg KOH/g的聚酯多元醇。
A组分中的交联剂为甘油、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种的混合物；扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、二乙二醇中的一种或几种的混合物。交联剂优选甘油(市售)或三乙醇胺(市售)；扩链剂优选1,4-丁二醇和乙二醇的混合物。
A组分中的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂，优选美国气体化工产品有限公司的匀泡剂DC193或DABCO SI4203中的一种或两种。DABCO SI4203主要应用于低密度鞋底体系，改善表面外观，同时保持优秀的尺寸稳定性。
A组分中的发泡剂为水。
A组分中的催化剂为二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚或延迟催化剂中的一种或几种的混合物；优选二月桂酸二丁基锡(T-12)、三亚乙基二胺(A-33)或延迟催化剂Dabco 1027(美国空气化工产品有限公司)中的一种或几种的混合物。
B组分中的聚酯多元醇为官能度为2、数均分子量为30～80mg KOH/g的聚酯多元醇。优选官能度为2、羟值为50～80mg KOH/g的聚酯多元醇。
A、B组分中聚酯多元醇的制备方法为：
将醇类和对苯二甲酸和/或己二酸加入到反应釜中，边搅拌边升温。当釜温升至130～150℃，酯化反应开始，控制出水速率及顶温，顶温下降后以10℃/h升温速率加热至220～230℃，当出水量达到理论出水量的85％时，开始抽真空，控制真空度小于0.096MPa，1h后加入0.1％钛酸四丁酯并进行缩聚反应，得到最终产品酸值低于1mgKOH/g，羟值为50～80mgKOH/g。
B组分中的异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和碳化二亚胺改性MDI，优选MDI-100(市售，烟台万华聚氨酯股份有限公司)、44C(市售，德国拜耳公司)、MM103C(市售，巴斯夫有限公司)或CD-C(市售，德国拜耳公司)中的一种或几种的混合物；其中，碳化二亚胺改性MDI占异氰酸酯总质量的9～16％。
B组分中的抑制剂为磷酸，用于抑制副反应的发生。
所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料的制备方法，包括如下步骤：
A组分：将A组分所有原料置于反应釜中升温到50～60℃，搅拌30分钟后，降温到30～40℃出料，密封保存；
B组分：将聚酯多元醇和抑制剂加入到反应釜中，升温至50～60℃加入异氰酸酯，然后升温至75～80℃下保温反应1～1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量为19.0～23.0％，降温出料，密封保存。
制备方法优选为包括如下步骤：
A组分：将A组分所有原料置于反应釜中升温到50～60℃，搅拌30分钟后，降温到30～40℃出料，密封保存；
B组分：将聚酯多元醇和抑制剂加入到反应釜中，升温至50～60℃，加入4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至75～80℃下保温反应1～1.5小时，然后，加入碳化二亚胺改性MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量为19.0～23.0％，降温出料，密封保存。
采用本发明所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料制备轮胎的方法如下：
设备为离心机和钢制模具，模具温度40～50℃，料温35～45℃。
操作方式：首先，离心机旋转模具，然后，通过低压机将制备好的A、B组分料依靠离心力浇注到模具中，模具发满后停止转动，2～2.5min开模。
做出的轮胎硬度60A～90A，表面没有瑕疵，有光泽，性能优良。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)采用本发明组合料制作的轮胎韧性好，在安装过程中能够承受较强的拉力，产品次品率低；适用于轮椅和自行车轮胎；满足2～3分钟开模，有效的提高生产效率；产品表面无瑕疵，有光泽。
(2)本发明所述的制备方法，工艺合理。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例中，A组分采用的聚酯多元醇采用如下方法制备：
聚酯PEDA 1的制备，将500gAA、125gEG、225gDEG、1g催化剂钛酸四丁酯混合，氮气保护下加热至225℃进行聚酯化反应，氮气下保温反应，酸值为0.6mgKOH/g、羟值为76mgKOH/g时停止反应，密封保存。
聚酯PDA 2的制备，将400gAA、100gPTA、410gDEG、1g催化剂钛酸四丁酯混合，氮气保护下加热至225℃进行聚酯化反应，氮气下保温反应，酸值为0.3mgKOH/g、羟值为56mgKOH/g时停止反应，密封保存。
聚酯PEDA 3的制备，将1000gAA、243gEG、416gDEG、10gTMP、1g催化剂钛酸四丁酯混合，氮气保护下加热至225℃进行聚酯化反应，氮气下保温反应，酸值为0.4mgKOH/g、羟值为56mgKOH/g时停止反应，密封保存。
聚酯PEDA 4的制备，将800gAA、192gEG、330gDEG、23gTMP、1g催化剂钛酸四丁酯混合，氮气保护下加热至225℃进行聚酯化反应，反应20小时，酸值为0.6mgKOH/g、羟值为57mgKOH/g时停止反应，密封保存。
其中，AA为己二酸，EG为乙二醇，DEG为二甘醇，PTA为对苯二甲酸，TMP为三羟甲基丙烷。
实施例1
A组分：分别称取PEDA 1 5kg，PEDA 3 5kg，1,4-丁二醇0.2kg，乙二醇1kg，匀泡剂DC193(美国空气化工产品有限公司产品)40g，水30g，催化剂A33 100g，催化剂Dabco 102750g，甘油50g，升温到50℃，搅拌30min，降温到30℃出料密封保存。
B组分：分别称取聚酯多元醇(PE2420，山东一诺威聚氨酯股份有限公司产品)10kg，磷酸1g，温度保持在50℃加入20kg的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至75℃下保温反应1小时，加入4kg碳化二亚胺改性MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量22.0％，降温至40℃出料，密封保存。
轮胎制作时，A组分和B组分的质量比为100:92。
实施例2
A组分：分别称取PEDA 1 8kg，聚酯PEDA 4 2kg，乙二醇1.3kg，匀泡剂SI 4203(美国空气化工产品有限公司产品)50g，水35g，催化剂A33 120g，催化剂T-12 4g，三乙醇胺100g，升温到55℃，搅拌30min，降温到35℃出料密封保存。
B组分：分别称取聚酯多元醇PDA 2 10kg，磷酸1g，温度保持在55℃加入14kg的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃下保温反应1.2小时，加入2kg碳化二亚胺改性MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量19.0％，降温至40℃出料，密封保存。
轮胎制作时，A组分和B组分的质量比为100:120。
实施例3
A组分：分别称取PEDA 3 10kg，乙二醇1.4kg，1,4-丁二醇0.3kg，匀泡剂SI 4203(美国空气化工产品有限公司)20g，匀泡剂DC193(美国空气化工产品有限公司产品)20g，水40g，催化剂A33 130g，催化剂T-12 2g，催化剂Dabco 1027 20g，升温到60℃，搅拌30min，降温到40℃出料密封保存。
B组分：分别称取聚酯多元醇PDA2 10kg，磷酸1g，温度保持在60℃加入20kg的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃下保温反应1.5小时，加入2kg碳化二亚胺改性MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量21.0％，降温至40℃出料，密封保存。
轮胎制作时，A组分和B组分的质量比为100:110。
将实施例1-3制备得到的产品进行性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1-3制备得到的产品的性能测试结果
表格中的数据表明：配方满足所制作的轮胎密度从400～500，硬度从65A～90A不等，轮胎的性能均优良。

Claims (9)

1.一种聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：由质量比为100：90～120的A组分和B组分混合制成：
A组分由以下质量份数的原料制成：
B组分由以下质量份数的原料制成：
聚酯多元醇 100份；
异氰酸酯 160～250份；
抑制剂 20～40ppm。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：A组分中聚酯多元醇为官能度为2～2.05、羟值为50～80mg KOH/g的聚酯多元醇。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：A组分中的交联剂为甘油、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种的混合物；扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、二乙二醇中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：A组分中的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂；发泡剂为水。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：A组分中的催化剂为二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺、双(二甲氨基乙基)醚或延迟催化剂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：B组分中的聚酯多元醇为官能度为2、羟值为30～80mg KOH/g的聚酯多元醇。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：B组分中的异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和碳化二亚胺改性MDI，其中，碳化二亚胺改性MDI占异氰酸酯总质量的9～16％。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料，其特征在于：B组分中的抑制剂为磷酸。
9.一种权利要求1-8任一所述的聚氨酯发泡轮胎用组合料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A组分：将A组分所有原料置于反应釜中升温到50～60℃，搅拌30分钟后，降温到30～40℃出料，密封保存；
B组分：将聚酯多元醇和抑制剂加入到反应釜中，升温至50～60℃加入异氰酸酯，然后升温至75～80℃下保温反应1～1.5小时，取样检测，-NCO的质量含量为19.0～23.0％，降温出料，密封保存。
CN201610580844.7A 2016-07-21 2016-07-21 聚氨酯发泡轮胎用组合料及其制备方法 Pending CN106188493A (zh)

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