CN106632954A - 聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents

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陈海良
张芳
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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：1)A组分：聚氨酯预聚物，制备方法如下：以重量百分数计，由多元醇63‑81％、二异氰酸酯19‑37％在75‑85℃反应2‑3小时，得到聚氨酯预聚物；2)B组分：二氨扩链剂；聚氨酯弹性体的制备步骤。本发明聚氨酯弹性体的制备方法，克服了在使用氨类扩链剂做高硬度产品时，由于凝胶时间快而无法操作的弊端，同时在MDI合成的预聚体中也能够使用氨类扩链剂，开拓了一个新应用领域。制备的弹性体性能优越、凝胶时间长，适合于高硬度、大产品的使用，有效改善弹性体的工艺性能，延长制品凝胶时间，能够应用于高硬度大型制品，扩大弹性体的应用范围。

Description

聚氨酯弹性体的制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯弹性体组合物领域，具体涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法。
技术背景
聚氨酯弹性体是一种主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的高分子嵌段聚合物，具有独特的软硬段嵌段共聚物的结构，其具有优良的综合力学性能尤其是耐磨性能。异氰酸酯基团和活泼氢化合物的加成缩合反应是聚氨酯分子成型的基本化学特征，尤其是对聚氨酯弹性材料而言，无论是一步法还是预聚物法，其中的化学反应几乎全部属于该类反应范畴。聚氨酯分子的这种成型特点决定了含活泼氢化合物在其合成工艺和性能设计中的重要作用，在二异氰酸酯和低聚物二元醇等大宗原材料确定的情况下，含活泼氢的扩链剂是生产者根据性能和工艺要求调整配方追求最佳效果的重要选择，它不仅参与分子的构成，而且对于聚合物软硬相区的构象结晶性能及分离倾向影响很大，所以聚氨酯扩链剂的选择对弹性体的性能及工艺都有重要的影响。
发明内容
本发明目的是提供一种聚氨酯弹性体的制备方法，制备的弹性体性能优越、凝胶时间长，适合于高硬度、大产品的使用，有效改善弹性体的工艺性能，延长制品凝胶时间，能够应用于高硬度大型制品，扩大弹性体的应用范围。
本发明所述的一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1)A组分
聚氨酯预聚物，制备方法如下：
以重量百分数计，由多元醇63-81％、二异氰酸酯19-37％在75-85℃反应2-3小时，得到聚氨酯预聚物；
2)B组分
二氨扩链剂；
聚氨酯弹性体的制备步骤：
将扩链剂和聚氨酯预聚物进行混合反应，混合温度为75-85℃，浇注到100‐120℃的模具中，脱模时间在20-40分钟，在90-100℃后硫化15-20小时，得到聚氨酯弹性体制品。
A组分中所述的多元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇或聚四氢呋喃二元醇，数均分子量在650-2000。
A组分中多元醇优选为PTMG650，官能度为2，数均分子量在650的聚四氢呋喃醚二元醇；PE2315，官能度为2，数均分子量在1500的聚酯二元醇；PE2320，官能度为2，数均分子量在2000的聚酯二元醇。
A组分中所述二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯TDI-100或甲苯二异氰酸酯TDI-80中的一种或两种的混合物。
A组分中二异氰酸酯为TDI‐100/TDI‐80，甲苯二异氰酸酯；MDI‐100：4，4'‐二苯基甲烷二异氰酸酯；MOCA：3，3ˊ‐二氯‐4,4ˊ‐二氨基二苯基甲烷。
所述扩链剂为3,5'-二氨基对氯苯甲酸异丁酯或3,5'-二氨基对氯苯甲酸异丁酯和MOCA的混合物。
聚氨酯预聚物的异氰酸根质量含量为4.5-9.6％。
所制备的聚氨酯弹性体的硬度在邵46D-78D。
其中，扩链剂XYlink1604(3,5'-二氨基对氯苯甲酸异丁酯)相当于国外的BaytecXL1604(或Addolink1604)是一种芳香族二胺类化合物，不仅可用于TDI体系，亦可用于MDI体系，比MOCA等其它二胺类扩链剂釜中寿命较长，加工性能良好，能够赋予CPU弹性体优异的物理机械性能。
XYlink1604扩链剂制备聚氨酯弹性体改善弹性体的工艺性及物理机械性能优良。与MOCA相比，XY1604扩链剂制备的弹性体性能优越、凝胶时间长，适合于高硬度、大产品的使用，从而可以扩大弹性体应用领域。
本发明通过扩链剂XYlink1604制备弹性体，制备的弹性体性能优异，有效改善弹性体的工艺性能，延长制品凝胶时间，可以应用于高硬度大型制品，扩大弹性体的应用范围。
该弹性体是由二异氰酸酯和多元醇合成预聚物，再与XYlink1604扩链剂反应得到的聚氨酯弹性体制品。本发明为新型固化剂制备聚氨酯弹性体的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明聚氨酯弹性体的制备方法，克服了在使用氨类扩链剂做高硬度产品时，由于凝胶时间快而无法操作的弊端，同时在MDI合成的预聚体中也能够使用氨类扩链剂，开拓了一个新应用领域。制备的弹性体性能优越、凝胶时间长，适合于高硬度、大产品的使用，有效改善弹性体的工艺性能，延长制品凝胶时间，能够应用于高硬度大型制品，扩大弹性体的应用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例所用材料：
PTMG650，官能度为2，数均分子量在650的聚四氢呋喃醚二元醇。(PTMG650生产厂家为巴斯夫股份公司)
PE2315，官能度为2，数均分子量在1500的聚酯二元醇。(PE2315生产厂家为山东一诺威聚酯股份有限公司)
PE2320，官能度为2，数均分子量在2000的聚酯二元醇。(PE2320生产厂家为山东一诺威聚酯股份有限公司)
TDI‐100/TDI‐80，甲苯二异氰酸酯。(DI‐100/TDI‐80生产厂家为巴斯夫股份公司)
MDI‐100：4，4'‐二苯基甲烷二异氰酸酯。(MDI‐100生产厂家为巴斯夫股份公司)
MOCA：3，3ˊ‐二氯‐4,4ˊ‐二氨基二苯基甲烷。(MOCA生产厂家为苏州湘园特种精细化工有限公司)
实施例1
预聚物：分子量1500的PE2315 81％，TDI‐100 19％在80℃反应3小时，真空(－0.095M Pa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为4.5％的预聚体。
预聚物和扩链剂XYlink1604以100：12的比例混合反应，混合温度为85℃，浇注入模具温度为120℃的模具中，制品固化时间为10min，产品40分钟开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵D46的聚氨酯弹性体制品。
实施例2
预聚物：分子量650的PTMG65063％，TDI‐10037.0％在80℃反应2小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为9.6％的预聚体。
预聚物和扩链剂XYlink1604以100/25的比例混合反应，混合温度为80℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为5min，产品20分钟开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵D78的聚氨酯弹性体制品。
实施例3
预聚物：分子量2000的PE232068.8％，MDI‐10031.2％在80℃反应2小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为7.5％的预聚体。
预聚物和扩链剂XYlink1604以100：19.5的比例混合反应，混合温度为75℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为2min，产品20分钟开模，在90℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵D65的聚氨酯弹性体制品。
实施例4
预聚物：分子量1500的PE231581％，TDI‐10019％在80℃反应3小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为4.5％的预聚体。
XYlink1604和MOCA按1:1的比例混合均匀，预聚物和混合扩链剂按100:12.4的比例混合反应，混合温度为80℃，浇注入模具温度为120℃的模具中，制品固化时间为7min，产品40分钟开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵D43的聚氨酯弹性体制品。
对比例1
预聚物：分子量650的PTMG65063％，TDI‐10037.0％在80℃反应2小时，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为9.6％的预聚体。
预聚物和扩链剂MOCA以100：28的比例混合反应，混合温度为80℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为2min，产品20分钟开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵D72的聚氨酯弹性体制品。
以上实施例1‐4和对比例1的测试性能实验结果如表1。
表1实施例1‐4和对比例1的测试性能实验结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
硬度/邵D 46 78 65 43 72
凝胶时间/min 10 5 2 7 2
拉伸强度/MPa 51 55 52 50 50
直角撕裂强度/(KN/m) 120 170 140 104 160
扯断伸长率/％ 500 430 520 550 400
DIN磨耗/mm3 38 25 30 40 29

Claims (6)

1.一种聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)A组分
聚氨酯预聚物，制备方法如下：
以重量百分数计，由多元醇63-81％、二异氰酸酯19-37％在75-85℃反应2-3小时，得到聚氨酯预聚物；
2)B组分
二氨扩链剂；
聚氨酯弹性体的制备步骤：
将扩链剂和聚氨酯预聚物进行混合反应，混合温度为75-85℃，浇注到100-120℃的模具中，脱模时间在20-40分钟，在90-100℃后硫化15-20小时，得到聚氨酯弹性体制品。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，A组分中所述的多元醇为聚酯二元醇、聚醚二元醇或聚四氢呋喃二元醇，数均分子量在650-2000。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，A组分中所述二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯TDI-100或甲苯二异氰酸酯TDI-80中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为3,5'-二氨基对氯苯甲酸异丁酯或3,5'-二氨基对氯苯甲酸异丁酯和MOCA的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，聚氨酯预聚物的异氰酸根质量含量为4.5-9.6％。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所制备的聚氨酯弹性体的硬度在邵46D-78D。
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