CN107501502A - 一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺 - Google Patents

一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺，以聚醚多元醇，苯乙烯，甲苯二异氰酸酯等原料通过真空脱水，脱泡，硫化等处理合成高机械强度的聚氨酯橡胶。发明制备的聚氨酯橡胶机械强度高。

Description

一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺
技术领域
本发明涉及一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺，属于材料合成领域。
背景技术
按原材料来源与方法：橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。其中天然橡胶的消耗量占1/3，合成橡胶的消耗量占2/3。合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子，在20世纪初开始生产，从40年代起得到了迅速的发展。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。目前在一些领域需要机械强度高的橡胶，目前国内合成的橡胶机械强度不是很好，我发明了一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺有效的填补了这一领域，该工艺操作较为简便，原料来源方便。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺。包括以下步骤：
步骤1、对聚醚多元醇先进行真空脱水处理，水分含量达到0.1%以下；
步骤2、首先将真空脱水处理好的聚醚多元醇加入到三口烧瓶里，然后在加入甲苯二异氰酸酯，将温度升温至120摄氏度，然后开启冷凝回流控制反应温度，同时开启磁力搅拌反应3h;
步骤3、然后再将苯乙烯加入，进行超声波分散处理2h,同时进行磁力搅拌反应2h；
步骤4、将表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入上述反应物，磁力搅拌处理3h;
步骤5、然后转移到反应釜里，在氮气氛围下，以每分钟25℃/min，升温至300℃，在20kpa下反应3h;
步骤6、在反应釜里反应结束后，再把偶联剂KH-570加入到反应产物里，然后进行微波处理2h
步骤7、把硫化剂二硫代氨基甲酸盐在开炼机上熔融成流体状，调整辊筒转速为30rpm，温度为 300℃，直至熔融均匀；
步骤8、将熔融好的二硫代氨基甲酸盐加入到上述反应产物里，然后在H份下脱泡处理;
步骤9、然后迅速进行浇注处理；
步骤10、浇注处理结束后，我们在80℃下进行硫化处理3h，得到高机械强度的聚氨酯橡胶;
有益效果 : 本发明一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺，原料相对容易获取，通过加入聚醚多元醇能够有效改善合成的聚氨酯橡胶的结构使其结构更加紧密，分子间作用力更强，从而起到增加机械强度的作用，在通过脱泡，脱硫等改性处理手可以进一步增强其机械强度。其中，实施例1 制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:8的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯16份,苯乙烯10份, 十二烷基苯磺酸钠0.3份,偶联剂KH-570 0.2份，二硫代氨基甲酸盐1份,2份H份。以实施例2 制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比6:5的样。聚醚多元醇12份,甲苯二异氰酸酯10份,苯乙烯10份, 偶联剂KH-570 0.2份，二硫代氨基甲酸盐1份,2份H份, 其他操作步骤跟实施例1一样。这两个实施例制得的聚氨酯橡胶其机械强度最好。
具体实施方式
实施例1 制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:8的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯16份,苯乙烯10份,十二烷基苯磺酸钠0.3份，偶联剂KH-570 0.2份，二硫代氨基甲酸盐1份,2份H份。
步骤1、对聚醚多元醇先进行真空脱水处理，水分含量达到0.1%以下；
步骤2、首先将真空脱水处理好的聚醚多元醇加入甲苯二异氰酸酯，将温度升温至120摄氏度，然后开启冷凝回流控制反应温度，同时开启磁力搅拌反应3h;
步骤3、然后再将苯乙烯加入，进行超声波分散处理2h,同时进行磁力搅拌反应2h；
步骤4、将0.3份表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入上述反应物，磁力搅拌处理3h;
步骤5、然后在氮气氛围下，以每分钟25℃/min，升温至300℃，在20kpa下反应3h;
步骤6、加入偶联剂KH-570，然后进行微波处理2h；
步骤7、 将上述反应产物30份与白炭黑20份、硬脂酸3份、促进剂CZ1份、促进剂DM1份、防老剂4010NA 0.8份、天然橡胶NR 40份和环氧化天然橡胶ENR 15份加入密炼机混炼;得到聚氨酯橡胶。
实施例2制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比6:5的样。聚醚多元醇12份,甲苯二异氰酸酯10份,苯乙烯10份, 十二烷基苯磺酸钠0.3份,偶联剂KH-570 0.2份，二硫代氨基甲酸盐1份,2份H份,其他操作步骤跟实施例1一样。
实施例3制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:9的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯18份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例4制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:10的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯20份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例5制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:11的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯22份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例6制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:12的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯24份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例7制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:13的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯26份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例8制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:14的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯28份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例9制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:15的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯30份,其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例10制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:5的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯10份, 其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例11制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比4:5的样。聚醚多元醇8份,甲苯二异氰酸酯10份, 其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例12制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比3:5的样。聚醚多元醇6份,甲苯二异氰酸酯10份, 其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例13制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比2:5的样。聚醚多元醇4份,甲苯二异氰酸酯10份, 其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
实施例14
制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:8的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯16份,苯乙烯10份,十二烷基苯磺酸钠0.3份，偶联剂KH-570 0.2份，二硫代氨基甲酸盐1份,2份H份。
步骤1、对聚醚多元醇先进行真空脱水处理，水分含量达到0.1%以下；
步骤2、首先将真空脱水处理好的聚醚多元醇加入甲苯二异氰酸酯，将温度升温至120摄氏度，然后开启冷凝回流控制反应温度，同时开启磁力搅拌反应3h;
步骤3、然后再将苯乙烯加入，进行超声波分散处理2h,同时进行磁力搅拌反应2h；
步骤4、将0.3份表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入上述反应物，磁力搅拌处理3h;
步骤5、然后在氮气氛围下，以每分钟25℃/min，升温至300℃，在20kpa下反应3h;
步骤6、加入偶联剂KH-570，然后进行微波处理2h；
步骤7、 将上述反应产物30份与白炭黑20份、硬脂酸3份、促进剂CZ 1份、促进剂DM 1份、防老剂4010NA 0.8份、天然橡胶NR 40份和环氧化天然橡胶ENR 15份加入密炼机混炼;得到聚氨酯橡胶。述的偶联化MgAl2O4/SBA-15纳米分子筛制备方法如下：
步骤1、分别称取0.8molMg（NO3）2·6H2O、1.6molAl（NO3）3·9H2O溶于2L去离子水中配得混合盐溶液,取、1.6molNa2CO3、2.4molNAOH溶于2L去离子水中,然后快速搅拌,将盐溶液加入碱溶液,使PH=10,混合均匀,将沉淀过滤,去离子水洗至中性。80一100℃烘箱中烘干10h。然后在1000℃马弗炉中焙烧6h,得到MgAl2O4粉末；
步骤2、 取10份上述得到的MgAl2O4粉末和30份MCM-22纳米粉混合,然后加入45份丙三醇融合剂搅拌均匀,于300℃下油浴2h，室温下静置1h以上，在550℃煅烧5h，然后过滤、洗涤并干燥，得到MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉 ；
步骤3、 将上述MgAl2O4/ MCM-22纳米分子筛置于分析纯甲苯中，质量比为 1：15，超声分散1h，在装有水冷凝管的四口反应瓶中,升温至120℃,在磁力搅拌下,逐滴滴加硅烷偶联剂,硅烷偶联剂占介孔分子筛重量的10%,搅拌并恒定温度保持2小时,抽滤,用分析纯甲苯洗涤3次,烘干,得到偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉。
MCM-22纳米粉,CAS:12173-28-3。市场有售。
对照例1制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:8的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯16份,其中不进行脱硫处理，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例2制取聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯质量比5:8的样。聚醚多元醇10份,甲苯二异氰酸酯16份,其中不进行真空脱水处理，其他原料用量，操作步骤跟实施例1一样。
对照例3 步骤7添加MCM-22纳米粉而不是偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉，其他原料用量，操作步骤跟实施例14一样。
对照例4步骤7添加MgAl2O4粉末而不是偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉，其他原料用量，操作步骤跟实施例14一样。
对照例5步骤7添加普通MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉末而不是偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉，其他原料用量，操作步骤跟实施例14一样。
实验测试：在XL一250A 型电子拉力机上进行力学性能的测试。用邵氏硬度试验机测邵氏硬度。
表一合成的聚氨酯橡胶的机械性能测试结果
实验结果表明：可以发现对比实施例，实施例1,2制得的聚氨酯橡胶其抗张强度和邵氏硬度较高，也就是机械强度最优秀。说明该原料配比，操作工艺最有利于合成高机械强度的聚氨酯橡胶。其它工艺下制得的聚氨酯橡胶其机械强度都不好。对比实施例1，对比例1,2可以发现。真空脱水处理，超声波，脱硫处理对于制得的聚氨酯橡胶其机械强度都有影响。
实施例14可以看出，加入偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉，其橡胶的抗张强度及硬度得到大幅度的提高。

Claims (2)

1.一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对聚醚多元醇先进行真空脱水处理，水分含量达到0.1%以下；
步骤2、首先将真空脱水处理好的聚醚多元醇加入甲苯二异氰酸酯，将温度升温至120摄氏度，然后开启冷凝回流控制反应温度，同时开启磁力搅拌反应3h;
步骤3、然后再将苯乙烯加入，进行超声波分散处理2h,同时进行磁力搅拌反应2h；
步骤4、将0.3份表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入上述反应物，磁力搅拌处理3h;
步骤5、然后在氮气氛围下，以每分钟25℃/min，升温至300℃，在20kpa下反应3h;
步骤6、加入偶联剂KH-570，然后进行微波处理2h；
步骤7、 将上述反应产物30份与白炭黑20份、硬脂酸3份、促进剂CZ1份、促进剂DM1份、防老剂4010NA0.8份、天然橡胶NR40份和环氧化天然橡胶ENR15份加入密炼机混炼;得到聚氨酯橡胶。
2.根据权利要求1所述一种高机械强度的聚氨酯橡胶的合成工艺，其特征在于，步骤7还添加有偶联处理的MgAl2O4/ MCM-22纳米复合粉。
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