CN110191905B - 用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一个实施方案涉及一种用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体及其制备方法。根据本实施方案的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体可以有效地用于颠簸缓冲器。此外,根据本实施方案的制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,在制备预聚物时,通过4,4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯;聚(氧四亚甲基)二醇或聚(己内酯)二醇;和α‑氢‑ω‑羟基聚(氧化丙烯)和α‑氢‑ω‑羟基共聚(氧化丙烯‑氧化乙烯)以一定比例反应来改善所述预聚物的粘度。因此原料便于处理,所述弹性体的储存稳定性可以提高,并且所述弹性体的高度变化可以保持在10%或更低。
Description
技术领域
实施方案涉及一种用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体及其制备方法。更具体地,本实施方案涉及用于自行车、摩托车和汽车的悬架装置的聚氨酯弹性体。
背景技术
具有微孔结构的发泡聚氨酯凭借其优异的减振和冲击吸收性能,以及高负载下的优异动态特性,耐久性和抵抗永久变形,而被广泛用于自行车、摩托车和汽车的悬挂装置,以及家具或高频振动基质的辅助弹簧。特别地,发泡聚氨酯被广泛用于颠簸缓冲器,其安装在汽车悬架装置中与金属弹簧一起吸收冲击。因此,用于颠簸缓冲器的发泡聚氨酯需要具有压缩永久变形、拉伸强度和伸长率等性能。此外,发泡聚氨酯必须具有较小的在车辆行驶期间由反复压缩而造成的高度变化率。
通常,发泡聚氨酯可以通过使多元醇与二异氰酸酯类材料反应来制备。上述使用萘二异氰酸酯(NDI)制备发泡聚氨酯的方法是众所周知的。
具体地,仅用NDI与多元醇反应以制备含有末端异氰酸酯(NCO)基团的聚氨酯预聚物。然后将所述聚氨酯预聚物与水、催化剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、增链剂等基础组分混合,再在发泡机中发泡以制备发泡聚氨酯。
此外,最近开发了一种通过使诸如1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯(TODI)和对苯二异氰酸酯(PPDI)的高熔点异氰酸酯类材料和具有至少两种多元醇(韩国公开专利公布No.2008-0003268)反应制备具有优异抗弯曲疲劳性的发泡聚氨酯的方法。此外,韩国专利号10-1465486公开了一种制备发泡聚氨酯弹性体,所述方法通过使TODI与多元醇反应以制备预聚物并在搅拌下将所述预聚物与由低分子量聚乙二醇和高分子量聚乙二醇混合物组成的发泡剂混合。
此外,韩国专利号10-1351432公开了一种制备微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,所述方法通过使NDI与多元醇反应以制备预聚物并将所述预聚物与(i)作为乳化剂的化合物,其选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4'-环己烷二异氰酸酯及其混合物;与(ii)具有2至4个羟基且分子量为500或更小的C2-10烷烃或其混合物混合。
发明内容
技术问题
然而,在上述专利中举例说明的诸如NDI、TODI、PPDI等异氰酸酯的缺点在于它们相对昂贵;由此制得的预聚物具有较高粘度,其需要较高的操作温度并且使得原料不便于处理;并且由于它们的反应活性相对较高,所以其储存稳定性非常低。同时,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(p-MDI)的优点在于其相对廉价并且其粘度相对较低。然而,当使用MDI时,不可能满足诸如汽车悬架装置的颠簸缓冲器所需的高重复耐久性特性,特别是重复压缩时的高度变化率等主要特性。
因此,本实施方案旨在开发一种由4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯制备的发泡聚氨酯弹性体,其廉价,并具有低粘度,从而使得其原料便于处理,并且能够提高预聚物的储存稳定性。此处,所述弹性体具有汽车悬架装置的颠簸缓冲器所需的优异物理性能。此外,本实施方案旨在提供一种制备其的方法。
问题的解决方案
一个实施方案提供一种用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其包含通过NCO键彼此互连的预聚物链段和多元醇链段,其中所述多元醇链段的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物链段。所述弹性体在5至8kN的力下每1Hz重复压缩500,000次后高度变化为10%或更小。
此外,一个实施例提供了一种由所述弹性体制备的用于汽车悬架装置的颠簸缓冲器。
此外,一个实施方案提供了一种制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其包括(1)使(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇和聚(己内酯)二醇中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)中的至少一种反应,以制备具有末端游离异氰酸酯(NCO)基团的预聚物;
(2)将水、多元醇和添加剂混合以制备基础组分;和
(3)将所述步骤(1)中制备的预聚物和所述步骤(2)中制备的基础组分混合并发泡,
其中,在所述步骤(1)中,所述化合物(A)和所述化合物(B)以30:70至75:25的重量比反应,以制备所述预聚物,和
在所述步骤(2)中,所述多元醇的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物。
发明的有益效果
根据本实施方案的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体具有通过预聚物和基础组分发泡而获得的微孔结构,因此其在诸如能够承受车辆行驶期间的反复压缩的耐久性(尤其是,反复压缩时高度变化小)、拉伸强度、伸长率和压缩永久变形的物理性质方面是优异的。因此,它可以有利地用于颠簸缓冲器。此外,根据所述制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯;聚(氧四亚甲基)二醇或聚(己内酯)二醇;和α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)以特定比例反应以制备预聚物,从而改善了其粘度。因此原料便于处理,储存稳定性可以提高,并且所述弹性体的高度变化可以保持在10%或更低。
本发明的最佳实施方式
在下文中,更详细地解释本发明。
一个实施方案提供一种用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其包含通过NCO键彼此互连的预聚物链段和多元醇链段,其中所述多元醇链段的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物链段。所述弹性体在5至8kN的力下每1Hz重复压缩500,000次后高度变化为10%或更小。
所述预聚物链段由特定的二异氰酸酯单元和至少两种特定的多元醇单元组成。具体地,所述预聚物链段可以包含(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯单元,和(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元中的至少一种。
在本说明书中,聚合物中的术语“化合物A单元”是指构成聚合物链的重复单元中衍生自化合物A的单元。也就是说,在聚合物聚合中用作单体的化合物A是在末端的某些组分或键通过诸如缩聚的反应改性后构成聚合物链的重复单元之一。由此制得的聚合物因此在主链或侧链中含有所述化合物A单元。
所述预聚物链段可以包含作为二异氰酸酯单元(A)的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(p-MDI)单元。
p-MDI的优点在于它相较于萘二异氰酸酯(NDI),3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯(TODI)和对苯二异氰酸酯(PPDI)等二异氰酸酯更加廉价,由于其低粘度而使原料便于处理,并且其储存稳定性优异。
构成预聚物链段的多元醇单元(B)可以包含(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元中的至少一种。
其中,所述单元(b1)提高了对水、油、溶剂、氯等的耐受性,并且由于它是可生物降解的单元,所以它可以是环境友好的。另外,所述单元(b2)可用于通过末端羟基在聚合物中形成交联结构来提高弹性回复率。如上所述,所述多元醇单元(B)包含所述单元(b1)和(b2)。
在另一方面,如果所述多元醇单元(B)仅包含所述单元(b1)和(b2)中的一者,则其不能形成交联结构,这降低了弹性回复率,并且最终由此制得的发泡聚氨酯弹性体的高度变化率降低不会在10%或更低的范围内,因此该聚氨酯弹性体对外部负载不具有足够的耐久性。
例如,所述多元醇单元(B)可以以如下构成:
(i)聚(氧四亚甲基)二醇单元和α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元;
(ii)聚(己内酯)二醇单元和α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元;
(iii)聚(氧四亚甲基)二醇单元、聚(己内酯)二醇单元和α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元;
(iv)聚(氧四亚甲基)二醇单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元;
(v)聚(己内酯)二醇单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元;
(vi)聚(氧四亚甲基)二醇单元、聚(己内酯)二醇单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元;和
(vii)聚(氧四亚甲基)二醇单元、聚(己内酯)二醇单元、α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元。
所述单元(A)和所述单元(B)可以彼此互连以在所述预聚物链段中形成链。例如,所述单元(A)和所述单元(B)可以通过NCO键彼此互连。
所述预聚物链段可以包含重量比为30:70至75:25,重量比为40:60至75:25,或重量比为50:50至75:25的所述单元(A)和所述单元(B)。此外,所述预聚物链段可以包含当量比为3:1至24:1,当量比为5:1至24:1,或当量比为8:1至24:1的所述单元(A)和所述单元(B)。
此外,所述预聚物链段可以包含15至60重量%,20至60重量%,30至60重量%,或30至50重量%的单元(b1)。如果所述单元(b1)的含量小于上述范围,则所述弹性体的软链段的二次结合力可能减弱,这可能降低弹性回复率。
此外,所述预聚物链段可以包含0.5至20重量%,1至20重量%,5至20重量%,5至10重量%,或10至20重量%的单元(b2)。如果以超过上述范围的含量过量使用所述单元(b2),则交联密度增加,使弹性回复率降低,并且重复压缩时的高度变化率可能超过10%。
所述预聚物链段可以具有例如1,000至10,000g/mol,1,000至7,000g/mol,1,000至5,000g/mol,1,000至3,000g/mol,1,000至2,500g/mol,或1,000至1,500g/mol的数均分子量(Mn)。
所述多元醇链段可以通过与所述预聚物链段中包含的多元醇单元相互作用而增加结晶度,从而改善颠簸缓冲器诸如压缩永久变形、高度变化率和伸长率的物理性质。
所述多元醇链段可以由用于制备聚氨酯的常规多元醇单元组成。具体地,所述多元醇链段可以包含聚合多元醇单元。更具体地,所述多元醇链段可以包含聚(氧四亚甲基)二醇单元,聚(己内酯)二醇单元,或重量比为1:9至9:1聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元的共聚物单元。
所述用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体具有一种构成,其中预聚物链段和多元醇链段通过NCO键相互连接。
所述弹性体可以包含30至150重量份,50至130重量份,或80至120重量份的多元醇链段,相对每100重量份所述预聚物链段。如果所述多元醇链段的含量在上述范围内,则它们可以通过与所述预聚物链段中包含的多元醇单元相互作用而增加结晶度,从而提高耐久性。还可以将诸如压缩永久变形、高度变化率等物理性质维持在优异的水平。
所述用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体具有微孔结构,其中多个孔分散在所述聚氨酯中,由此所述弹性体具有优异的性能,例如压缩永久变形、耐热性、高度变化率、拉伸强度、伸长率等。
具体地,所述弹性体可以具有通过KS M ISO 1856标准方法测量的10%或更小的压缩永久变形。此外,所述弹性体的密度可以为0.4至0.8g/cm3,玻璃化转变温度(Tg)为-60℃至10℃。此外,通过KS M 6518标准方法(测试实施例1至3)测量,所述弹性体可以具有3至6MPa的拉伸强度和300至800%的伸长率。
此外,一个实施例提供了一种由所述弹性体制备的用于汽车悬架装置的颠簸缓冲器。
此外,一个实施方案提供了一种制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其包括(1)使(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇和聚(己内酯)二醇中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)中的至少一种反应,以制备具有末端游离异氰酸酯(NCO)基团的预聚物;
(2)将水、多元醇和添加剂混合以制备基础组分;和
(3)将所述步骤(1)中制备的预聚物和所述步骤(2)中制备的基础组分混合并发泡,
其中,在所述步骤(1)中,所述化合物(A)和所述化合物(B)以30:70至75:25的重量比反应,以制备所述预聚物,和
在所述步骤(2)中,所述多元醇的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物。
具体地,根据本实施方案的方法,其包括(1)使(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇和聚(己内酯)二醇中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)中的至少一种反应,以制备具有末端游离异氰酸酯(NCO)基团的预聚物。
所述预聚物可以含有7至25重量%,10至25重量%,12至25重量%或15至25重量%的末端游离NCO基团。
用于制备所述预聚物的化合物中的所述化合物(b1)可以具有500至5,000g/mol,1,000至4,000g/mol,或1,000至3,000g/mol的数均分子量(Mn)。所述化合物(b2)可以具有400至8,000g/mol,2,000至8,000g/mol或3,000至8,000g/mol的数均分子量(Mn)。
此外,所述化合物(b1)可以具有1.0至3.0,1.5至3.0或1.5至2.5的羟基官能度。此处,所述羟基官能度是指分子中存在的末端羟基的数量。所述化合物(b2)可以具有2.0至6.0,2.0至5.0或2.0至4.0的羟基官能度。
如果所述单元(b2)的羟基官能度在上述优选范围内,则可以形成适当的交联结构,这可能更有利于高度变化率和压缩永久变形。
例如,所述化合物(b1)可以具有1,000至4,000g/mol的数均分子量和1.5至2.5的羟基官能度,所述化合物(b2)可以具有2,000至8,000g/mol的数均分子量和2.0至6.0的羟基官能度。
如果所述化合物(b1)和(b2)的数均分子量和羟基官能度在上述范围内,则上述步骤(1)中制备的预聚物具有适当的粘度,因此其便于处理,并且由此制得的弹性体具有适当水平的柔韧性,从而可以防止破裂并具有足够的硬度。例如,所述预聚物在60℃下的粘度可以为200至2,000cps,300至1,500cps,或400至1,000cps。
上述步骤(1)中的反应优选通过首先将所述化合物(B)进行消泡,然后使其与所述化合物(A)反应来进行;因为它可以使副反应最小化并且可以使反应产率最大化。在这种情况下,所述消泡可以在70至100℃或80至90℃的温度下进行0.5至3小时或0.5至1小时。
当确定消泡步骤中所述化合物(B)消泡充分时,使其与所述化合物(A)反应以制备具有末端游离NCO基团的预聚物。
所述化合物(A)和(B)之间的反应可以在70至90℃或75至85℃的温度下进行1至3小时或1.5至2.5小时。在这种情况下,所述化合物(A)和(B)之间的反应可以在不存在催化剂的情况下进行。这种非催化反应的优点是由于反应温度易于控制,所以可以使反应产率最大化。
在上述反应中使用的化合物(A)和化合物(B)之间的重量比范围如上所述。
根据本实施方案的方法,其包括(2)将水、多元醇和添加剂混合以制备基础组分。
水用作发泡剂,其通过与二异氰酸酯反应产生二氧化碳(CO2)。水的用量为0.1至5重量份,0.5至5重量份,或1至3重量份,相对每100重量份所述预聚物。
另外,所述多元醇的用量可以为30至150重量份,50至130重量份,或80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物。
用于所述基础组分的多元醇可以是用于制备聚氨酯的任何常规多元醇。例如,多元醇可以包含聚合多元醇。
作为实例,所述多元醇链段可以包含聚(氧四亚甲基)二醇单元,聚(己内酯)二醇单元,或重量比为1:9至9:1的聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元的共聚物单元。根据一个实例,在上述步骤(1)中,所述化合物(A)和所述化合物(B)可以以30:70至75:25的重量比反应以制备预聚物;在上述步骤(2)中,所述多元醇的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物。
所述添加剂的实例可以包括选自交联剂、扩链剂、催化剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂和抗菌剂中的至少一种。
可根据需要使用交联剂。例如,其可以是三甲基丙醇(TMP)、甘油或4,4-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)。其用量可以为每100重量份所述预聚物0至3重量份。
所述扩链剂可以是分子量为500或更小且具有2-4个羟基的C2-10烷烃。例如,其可以是1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、乙二醇或1,6-己二醇。其用量可以为0.1至30重量份,特别是5至20重量份,相对每100重量份所述预聚物。
所述催化剂的实例可包括有机金属化合物(如有机羧酸的锡(II)盐,特别是二辛酸锡(II)、二月桂酸锡(II)、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡等)、叔胺(如四甲基乙二胺,N-甲基吗啉、二乙基苄胺、三乙胺、二甲基环己胺、二氮杂双环辛烷,N,N'-二甲基哌嗪,N-甲基-N'-(4-N-二甲基氨基)丁基哌嗪和N,N,N',N″,N″-五甲基二亚乙基三胺)、脒(如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶)、三-(二烷基氨基烷基)-s-六氢三嗪(如三-(N,N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪)、氢氧化四烷基铵(氢氧化四甲基铵)、碱金属氢氧化物(氢氧化钠等)、碱金属醇盐(甲醇钠、异丙醇钾等)、具有10-20个碳原子和可选的侧链OH基团的长链脂肪酸的碱金属盐。优选2,6-二甲基吗啉乙醚和四甲基乙二胺。根据反应性,所述催化剂的用量可以为0.5至3重量份,特别是1至2重量份,相对每100重量份所述预聚物。
所述泡沫稳定剂可以防止所述基础组分的相分离,其减少了要制备的聚氨酯的表面张力从而形成气泡,并且当粘度增加时可以防止由于气泡的不稳定而导致的泡孔破裂。此外,所述泡沫稳定剂改善了泡沫的流动性和在模具中发泡时的填充能力,从而使产品密度均匀。优选地,其可以是硅氧烷泡沫稳定剂。所述泡沫稳定剂的用量为0.3-3重量份,特别是0.5-2.5重量份,相对每100重量份所述预聚物。如果所述泡沫稳定剂为0.3重量份或更多,则可以防止泡沫模塑不均匀的问题。如果所述泡沫稳定剂为3重量份或更少,则可以防止泡沫硬度降低或发生收缩的问题。
所述抗氧化剂没有特别限制,只要它是常用的抗氧化剂即可。其实例可以包括受阻酚类和受阻胺基类的抗氧化剂。所述抗氧化剂的含量可以是0.01至1.0重量份,相对每100重量份所述预聚物。
所述抗菌剂没有特别限制,只要它是常用的抗菌剂即可。所述抗菌剂的含量可以是0.01至1.0重量份或0.1至1.0重量份,相对每100重量份所述预聚物。
根据本实施方案的方法,其包括(3)将所述步骤(1)中制备的预聚物和所述步骤(2)中制备的基础组分混合并发泡。
使用所述基础组分中含有的水作为发泡剂进行发泡。
引发与用作发泡剂的水的化学反应的化学发泡可以形成具有各种孔径的聚氨酯弹性体。化学发泡可以产生更高刚性和更细小的泡孔结构,因为通过与水的化学反应形成新的键。因此,它可以在高度变化率和压缩永久变形方面满足耐久性。另外,通过化学发泡形成的弹性体可具有各种泡孔尺寸。因此,与通过机械发泡形成的单元结构相比,其容易吸收各种频率的振动并且具有在振动阻尼和耐久性方面更有利的单元结构。相反,在诸如气体注入的机械发泡的情况下,易于生产具有均匀泡孔尺寸的弹性体,但是诸如密度和强度的物理性质可能劣化。
具体地,可以将在上述步骤(1)中制备的预聚物和在上述步骤(2)中制备的基础组分在发泡机中混合,然后可以将混合物在模具中发泡。然后,将其在预定温度和时间下在模具中固化,并从模具中取出。然后,将其在烘箱中进行二次固化,最终得到微孔发泡聚氨酯弹性体。
所述发泡机可以使用低压发泡机。
在上文中,所述模具的温度可以是40至80℃或50至70℃,并且所述固化时间可以是5至25分钟或10至15分钟。
当所述预聚物与所述发泡机中的基础组分混合时,所述预聚物的温度可以是40至80℃或50至60℃,并且所述基础组分的温度可以是40至70℃或50至60℃。如果在发泡的混合时所述预聚物的温度在上述范围内,则更有利于获得适于处理的粘度并保持储存稳定性。另外,如果所述基础组分的温度在上述范围内,则有利于将粘度保持在适当的处理水平并防止出现相分离现象。
所述二次固化的温度可以是75至95℃或80至90℃,所述固化时间可以是10至20小时或10至15小时。
如上所述,由于根据本实施方案的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体包含特定比例的预聚物和基础组分,因此其在诸如能够承受车辆行驶期间的反复压缩的耐久性(尤其是,反复压缩时高度变化小)、拉伸强度、伸长率和压缩永久变形的物理性质方面是优异的。因此,它可以有利地用于颠簸缓冲器。此外,根据所述制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯;聚(氧四亚甲基)二醇或聚(己内酯)二醇;和α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)以特定比例反应以制备预聚物,从而改善其粘度。因此,原料便于处理,储存稳定性可以提高,并且弹性体的高度变化可以保持在10%或更低。
具体实施方式
在下文中,通过以下实施例更详细地解释本发明。然而,阐述这些实施例是为了说明本发明,并且本发明的范围不限于此。
实施例1:微孔发泡聚氨酯弹性体的制备
步骤(1):预聚物的制备
将60重量份聚(己内酯)二醇(PCL)(Mn:1,900至2,100g/mol,羟基官能度:2.0,OHV:56mg KOH/g,CAPA 2201A,Perstorp)和10重量份α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)(PPG)(Mn:7,500g/mol,羟基官能度:2.0至3.0,MCNS)混合,然后在85℃下消泡1小时。在搅拌下向其中加入30重量份的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(p-MDI)(LUPRANATE MS,BASF),以制备含量为7.4%的末端游离NCO基团的预聚物。
步骤(2):基础组分的制备
基于每100重量份在上述步骤(1)中制备的预聚物,将2重量份水,100重量份聚(己内酯)二醇,1.5重量份作为交联剂的三甲基丙醇(TMP)(Perstorp),10重量份1,4-丁二醇(1,4-BD)(SK Global Chemical Co.),1重量份催化剂(DABCO 33-LV,Air Products),1重量份泡沫稳定剂(SH-190,DOW Corning),0.01重量份将的抗氧化剂(Irganox 1010,BASF)和0.1重量份的抗菌剂(I-PPG20,Bestek)混合以制备基础组分。
步骤(3):混合和发泡
将前述步骤中制备的预聚物和基础组分分别保持在60℃和50℃,然后j将其在低压发泡机中混合。将混合物在60℃的模具中发泡并固化10分钟,然后将其从模具中取出并在90℃的烘箱中固化12小时以制备微孔发泡聚氨酯弹性体。
实施例2至10和对比例1至5
重复与实施例1相同的步骤制备微孔发泡聚氨酯弹性体,不同之处在于所述预聚物和所述基础组分由在如下表1所示的组合物制备。
[表1]
PTMG:聚(氧四亚甲基)二醇;CE:扩链剂;CA:交联剂;FS:泡沫稳定剂;AO:抗氧化剂;AB:抗菌剂
测试实施例
1.拉伸强度(MPa)和伸长率(%)
通过KS M 6518方法测量实施例和对比例中制得的微孔发泡聚氨酯弹性体的拉伸强度和伸长率。结果示于表2和3中。
2.耐久性
将实施例和比较例中制得的微孔发泡聚氨酯弹性体在5.9kN的力下每1Hz进行500,000次重复压缩测试,并测量高度的变化。结果示于在表2和3中。
3.压缩永久变形
通过KS M ISO 185:2007方法(23±2℃,70小时,50%)测量实施例和对比例中制得的微孔发泡聚氨酯弹性体的压缩永久变形。结果示于表2和3中。
[表2]
[表3]
项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
NCO% | 3.8 | 14.7 | 15.3 | 16.0 | 26.2 |
重量(g) | 38 | 38 | 38 | 38 | 38 |
密度(kg/m<sup>3</sup>) | 480 | 480 | 480 | 480 | 480 |
压缩永久变形 | 20 | 11 | 18 | 12 | 13 |
拉伸强度(MPa) | 3.8 | 4.4 | 5.5 | 5.0 | 6.2 |
伸长率(%) | 820 | 420 | 480 | 360 | 380 |
高度变化率(ΔH) | 15.2 | 10.5 | 13.2 | - | 12.8 |
如表2和3所示,实施例1至10中制备的微孔发泡聚氨酯弹性体在诸如拉伸强度、伸长率、压缩永久变形和高度变化率等物理性质方面总体上是优异的。相反,对比例1至5中制备的微孔发泡聚氨酯弹性体具有优异的拉伸强度,然而它们在耐久性评价测试,即在5.9kN的力下每1Hz重复压缩测试500,000次中破裂,或高度变化率高。
Claims (11)
1.一种用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其包含通过NCO键彼此互连的预聚物链段和多元醇链段,其中所述多元醇链段的用量为80至120重量份相对每100重量份所述预聚物链段;所述弹性体在5至8kN的力下每1Hz重复压缩500,000次后高度变化为10%或更小;
其中所述预聚物链段包含:
(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯单元,和
(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)单元和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)单元中的至少一种;
所述预聚物链段包含30至50重量%的单元(b1)和10至20重量%的单元(b2)。
2.如权利要求1所述的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其中所述预聚物链段包含重量比为30:70至75:25的单元(A)和单元(B)。
3.如权利要求1所述的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其具有由KS MISO1856标准方法测量的10%或更小的压缩永久变形。
4.如权利要求3所述的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其具有0.4至0.8g/cm3的密度和-60℃至10℃的玻璃化转变温度。
5.如权利要求3所述的用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体,其具有由KS M 6518标准方法测量的3至6MPa的拉伸强度和300至800%的伸长率。
6.一种由如权利要求1-5中任一项所述的弹性体制备的用于汽车悬架装置的颠簸缓冲器。
7.一种制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其包括(1)使(A)4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和(B)(b1)选自聚(氧四亚甲基)二醇和聚(己内酯)二醇中的至少一种,和(b2)选自α-氢-ω-羟基聚(氧化丙烯)和α-氢-ω-羟基共聚(氧化丙烯-氧化乙烯)中的至少一种反应,以制备具有末端游离异氰酸酯基团的预聚物;
(2)将水、多元醇和添加剂混合以制备基础组分;和
(3)将步骤(1)中制备的预聚物和步骤(2)中制备的基础组分混合并发泡,
其中,在所述步骤(1)中,化合物(A)和化合物(B)以30:70至75:25的重量比反应,以制备所述预聚物,和
在所述步骤(2)中,所述多元醇的用量为80至120重量份,相对每100重量份所述预聚物;
所述预聚物包含30至50重量%的单元(b1)和10至20重量%的单元(b2)。
8.如权利要求7所述的制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其中所述预聚物含有7至25重量%的末端游离NCO基团。
9.如权利要求7所述的制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其中所述基础组分中含有的多元醇包含聚(氧四亚甲基)二醇单元,聚(己内酯)二醇单元,或重量比为1:9至9:1的聚(氧四亚甲基)二醇单元和聚(己内酯)二醇单元的共聚物单元。
10.如权利要求7所述的制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,其中化合物(b1)具有1,000至4,000g/mol的数均分子量和1.5至2.5的羟基官能度,和
化合物(b2)具有2,000至8,000g/mol的数均分子量和2.0至6.0的羟基官能度。
11.如权利要求7所述的制备用于颠簸缓冲器的微孔发泡聚氨酯弹性体的方法,步骤(2)中,水的用量为0.1至5重量份,相对每100重量份所述预聚物。
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GR01 | Patent grant | ||
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