CN110527060A - 一种聚氨酯脲组合物及其聚氨酯脲涂层制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯脲组合物及其聚氨酯脲涂层制备方法；一种聚氨酯脲组合物，主要由质量分数比为100：40～100：80的第一组份和第二组份组成；第一组份包括重量百分数计的聚醚多元醇30％～50％、聚醚多元胺30％～50％、扩链剂5％～10％、软化剂10％～15％、增粘剂15％～25％、防老剂2％～3％、催化剂0.5％～1％；第二组份包括重量百分数计的聚醚多元醇70％～90％、多异氰酸酯10％～30％，第二组份含有3～10％的异氰酸根；本发明提供的聚氨酯脲涂层玻璃化转变温度，低温下不硬化，且含有轻度的交联结构，形态稳定性好，高温时不易流延，从合成到喷涂，基本无味无烟，环保性优良，本发明提供的聚氨酯脲涂层同时兼具了优良拉伸性，在轮胎转动过程中可以表现出足够的动态延展性，避免了涂层断裂现象。

Description

一种聚氨酯脲组合物及其聚氨酯脲涂层制备方法
技术领域
本发明涉及化工材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯脲组合物及其聚氨酯脲涂层制备方法。
背景技术
车辆行驶过程中，会碰到各种路况以及不明扎刺物，造成轮胎漏气，给出行者带来很大不便，严重的甚至造成爆胎，威胁生命安全。因此轮胎的防刺、防漏、防爆研究一直具有重大意义。
目前主要的针对轮胎防刺、防漏、防爆是采用热熔胶型轮胎内层，但是热熔胶内层为线性分子结构，低温下会出现硬化现象，高温时易熔融出现流延现象，如专利CN101139516A及CN102766435A中所提到的高分子防漏密补材料以热塑性弹性体为主体，高温条件下的使用受限。且热熔胶型防刺、防漏、防爆轮胎内层的加工过程中，热熔胶的熔融为必要工序，该过程中会产生浓烈刺鼻气味及黑烟，造成大气环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有热熔胶型轮胎内层低温硬化、且污染环境的问题，提供一种轮胎防刺、防漏、防爆的涂层组合物以及制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种聚氨酯脲组合物，主要由质量分数比为100：40～100：80的第一组份和第二组份组成；
第一组份包括重量百分数计的聚醚多元醇30％～50％、聚醚多元胺30％～50％、扩链剂5％～10％、软化剂10％～15％、增粘剂15％～25％、防老剂2％～3％、催化剂0.5％～1％；
第二组份包括重量百分数计的聚醚多元醇70％～90％、多异氰酸酯10％～30％，第二组份含有3～10％的异氰酸根。
作为优选的方案，聚醚多元醇包括Acclaim8200、Acclaim4200、TDB-6000、TEP-3600中任一种或多种成分混合物，聚醚多元胺包括T5000、D2000中一种或多种的混合物。
作为优选的方案，多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
作为优选的方案，扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的一种或多种的混合物，软化剂包括液体石蜡类、邻苯二甲酸脂类中的任一种；所述抗氧剂包括1076、1024、1010中的一种或多种的混合物，催化剂为叔胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种或多种组合物，增粘剂为增粘树脂溶解于溶剂的饱和溶液。
作为优选的方案，增粘树脂包括松香及其衍生物、萜烯树脂、石油树脂、二环戊二烯树脂、苯乙烯系列树脂中的一种或多种的混合物，溶剂包括乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯中的一种或多种成分的混合物。
作为优选的方案，聚醚多元醇数均分子量为4000～8000。
一种聚氨酯脲涂层制备方法，采用上述聚氨酯脲组合物通过半预聚体法聚合反应得到的轻度交联的聚氨酯脲涂层。
作为优选的方案，聚氨酯脲涂层组合物制备方法包括：分别制备第一组份和第二组分，将第一组份和第二组份混合得到聚氨酯脲涂层组合物。
作为优选的方案，第一组份制备方法包括将30％～50％聚醚多元醇、30％～50％聚醚多元胺、5％～10％扩链剂、10％～15％软化剂、15％～25％增粘剂、2％～3％防老剂、0.5％～1％催化剂均匀混合。
作为优选的方案，第二组份制备方法包括将70％～90％聚醚多元醇、10％～30％多异氰酸酯在80～90℃条件下反应2～3小时。
本发明的有益效果：
1)本发明提供的聚氨酯脲涂层玻璃化转变温度，低温下不硬化，且含有轻度的交联结构，形态稳定性好，高温时不易流延；
2)本发明提供的聚氨酯脲涂层从合成到喷涂，基本无味无烟，环保性优良；
3)本发明提供的聚氨酯脲涂层适合动态条件使用，经过聚合化学反应成型于轮胎内表面，同内表面的粘附十分紧密，避免了轮胎转动过程中的涂层脱落现象；聚氨酯脲涂层同时兼具了优良拉伸性，在轮胎转动过程中可以表现出足够的动态延展性，避免了涂层断裂现象；
4)本发明提供的聚氨酯脲涂层可自由调节轮胎内表面的涂层厚度，从而适应不同规格型号及使用环境、用途的轮胎；
5)本发明提供的聚氨酯脲涂层可以调节粘性，进而调节材料的自修复性；
6)本发明提供的制备工艺原料均为液体，因此可采用喷涂工艺制备，室温条件下完成固化，操作简便且用时短。且聚氨酯脲涂层的喷涂既可以作为新胎出厂的最后一道工序，也可在使用中的轮胎进行拆卸后进行，受限少且受众广泛。
具体实施方式
一种聚氨酯脲组合物，主要由质量分数比为100：40～100：80的第一组份和第二组份组成；
第一组份包括重量百分数计的聚醚多元醇30％～50％、聚醚多元胺30％～50％、扩链剂5％～10％、软化剂10％～15％、增粘剂15％～25％、防老剂2％～3％、催化剂0.5％～1％；
第二组份包括重量百分数计的聚醚多元醇70％～90％、多异氰酸酯10％～30％，第二组份含有3～10％的异氰酸根。
一种聚氨酯脲涂层制备方法，采用上述聚氨酯脲组合物通过半预聚体法聚合反应得到的轻度交联的聚氨酯脲涂层。
实施例1：
按重量份进行配料:Acclaim4200为40重量份，本实施例中Acclaim4200官能度为2；D2000为40重量份，本实施例中D2000的官能度为2；TEP-3600为20重量份，本实施例中TEP-3600官能度为3；乙二醇7重量份；邻苯二甲酸二丁酯15重量份，增粘剂30重量份，抗氧化剂1024为3重量份，催化剂二月二月桂酸二丁基锡0.8重量份；
将以上组分进行混合均匀得到第一组份。
按重量份进行配料：Acclaim8200为80重量份，本实施例中Acclaim8200官能度为2；TEP-3600为20重量份，在本实施例中TEP-3600官能度为3；甲苯二异氰酸酯(TDI-100)重量份为17.20；
将以上组分进行混合后在80℃条件下反应2小时得到氰酸根含量为6％的半预聚物，即为第二组分。
将第一组份和第二组份分别加入罐体内进行混合，并于室温环境下喷涂于轮胎内表面，5min固化完成后，得到聚氨酯脲涂层。
实施例2
按重量份进行配料:聚醚多元醇TDB-6000为50重量份，TEP-3600为20重量份，本实施例中TDB-6000官能度为2，TEP-3600官能度3；聚醚多元胺D2000为30重量份，在本实施例中D2000官能度为2；扩链剂EG为7重量份；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为15重量份，增粘剂为30重量份；抗氧化剂1024为3重量份；催化剂二月桂酸二丁基锡为0.8重量份；
将以上组分进行混合均匀，得到第一组份。
按重量份进行配料:聚醚多元醇TDB-6000为100重量份，在本实施例中TDB-6000官能度为2；甲苯二异氰酸酯(TDI)为17.54重量份；
将以上组分在80℃下反应2.5小时得到的异氰酸根含量为6％的半预聚物即为第二组份。
将第一组份和第二组份分别加入罐体内进行混合，并于室温环境下喷涂于轮胎内表面，7min固化完成后，得到聚氨酯脲涂层。
实施例3
按重量份进行配料:聚醚多元醇Acclaim8200为70重量份，在本实施例中Acclaim8200官能度为2；聚醚多元胺TEP-3600为10重量份，官能度为3，T5000为20重量份，官能度为3；扩链剂BDO为8重量份；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为15重量份；增粘剂30重量份；抗氧化剂1010为3重量份；催化剂二月桂酸二丁基锡0.8重量份；
将以上组分进行混合均匀得到第一组份。
按重量份进行配料：聚醚多元醇TDB-6000为100重量份，官能度为2；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)重量份为26.81；
将以上组分在80℃下反应2～3小时得到的异氰酸根含量为3.5％的半预聚物即为第二组份。
将第一组份和第二组份分别加入罐体内进行混合，并于室温环境下喷涂于轮胎内表面，7min固化完成后，得到聚氨酯脲涂层。
实施例4
按重量份进行配料:聚醚多元醇Acclaim4200重量份为50，官能度为2；聚醚多元胺D2000重量份为50，官能度为2；扩链剂BDO重量份为8；邻苯二甲酸二辛酯(DOP)重量分为15；增粘剂重量份为30；抗氧化剂1010重量份为3；催化剂二月桂酸二丁基锡重量份为0.8；
将以上组分进行混合均匀得到第一组份。
按重量份进行配料:聚醚多元醇TEP-3600重量份为100；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)重量份为29.35；
将以上组分在80℃下反应3小时得到的异氰酸根含量为3.5％的半预聚物即为第二组份。
将第一组份和第二组份分别加入罐体内进行混合，并于室温环境下喷涂于轮胎内表面，6min固化完成后，得到聚氨酯脲涂层。
实施例5
按重量份进行配料:聚醚多元醇Acclaim4200重量分为60；聚醚多元胺T5000重量份为40，官能度为3；1,4-丁二醇(BDO)重量份为8；邻苯二甲酸二辛酯(DOP)重量份为15；增粘剂重量份为30；抗氧化剂1010重量份为3；催化剂为辛酸亚锡重量份为0.8；
将以上组分进行混合均匀得到第一组份。
按重量份进行配料:聚醚多元醇Acclaim4200重量份为80，TEP-3600重量份为20，官能度为3；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)重量份为29.35；
将以上组分在80℃下反应3小时得到的异氰酸根含量为5％的半预聚物即为第二组份。
将第一组份和第二组份分别加入罐体内进行混合，并于室温环境下喷涂于轮胎内表面，7min固化完成后，得到聚氨酯脲涂层。
实验例1
针对实施例1～5进行试验，试验内容为对轮胎内层表面喷涂有聚氨酯脲涂层以及涂层处轮胎进行实验，得到以下结果：
表1：涂层轮胎实验结果
由表1可知，实施例1～5中，硬度最低、拉断伸长率最高、拉伸强度修复率最高的为实施例3，则实施例3为本发明的最佳实施例。
本发明中的Acclaim8200数均分子量为8000，为聚醚二醇，来自德国BayerMaterial Science公司；
本发明中的Acclaim4200数均分子量为4000，为聚醚二醇，来自德国BayerMaterial Science公司；
本发明中的TDB-6000数均分子量为6000，为聚醚二醇，来自中国石化集团天津石化公司；
本发明中的TEP-3600数均分子量为6000，为聚醚三醇，来自中国石化集团天津石化公司；
本发明中的TDI-100为甲苯二异氰酸酯，来自万华化学集团股份有限公司；
本发明中的MDI-100为二苯基甲烷二异氰酸酯，来自万华化学集团股份有限公司；
本发明中的EG为乙二醇，来自上海试剂公司；
本发明中的BDO为1,4-丁二醇，来自BASF公司；
本发明中的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)来自美国Eastman公司；
本发明中的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)来自美国Eastman公司；
本发明中的增粘剂为萜烯树脂溶解于丙酮的饱和溶液；
本发明中的抗氧化剂为1024和1010，来自BASF公司；
本发明中二月桂酸二丁基锡为催化剂，来自美国气体化学公司；
本发明中辛酸亚锡为催化剂，来自美国气体化学公司。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种聚氨酯脲组合物，其特征在于，主要由质量分数比为100：40～100：80的第一组份和第二组份组成；
所述第一组份包括重量百分数计的聚醚多元醇30％～50％、聚醚多元胺30％～50％、扩链剂5％～10％、软化剂10％～15％、增粘剂15％～25％、防老剂2％～3％、催化剂0.5％～1％；
所述第二组份包括重量百分数计的聚醚多元醇70％～90％、多异氰酸酯10％～30％，所述第二组份含有3～10％的异氰酸根。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯脲涂层组合物，其特征在于，所述聚醚多元醇包括Acclaim8200、Acclaim4200、TDB-6000、TEP-3600中任一种或多种成分混合物；所述聚醚多元胺包括T5000、D2000中一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯脲涂层组合物，其特征在于，所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯脲涂层组合物，其特征在于，所述扩链剂包括乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇中的一种或多种的混合物；所述软化剂包括液体石蜡类、邻苯二甲酸脂类中的任一种；所述抗氧剂包括1076、1024、1010中的一种或多种的混合物；所述催化剂为叔胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种或多种组合物；所述增粘剂为增粘树脂溶解于溶剂的饱和溶液。
5.根据权利要求4所述的聚氨酯脲涂层组合物，其特征在于，所述增粘树脂包括松香及其衍生物、萜烯树脂、石油树脂、二环戊二烯树脂、苯乙烯系列树脂中的一种或多种的混合物；所述溶剂包括乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯中的一种或多种成分的混合物。
6.根据权利要求2所述的聚氨酯脲涂层组合物，其特征在于，所述聚醚多元醇数均分子量为4000～8000。
7.一种聚氨酯脲涂层制备方法，其特征在于，采用权利要求1～6中任一项所述的聚氨酯脲涂层组合物通过半预聚体法聚合反应得到的轻度交联的聚氨酯脲涂层。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯脲涂层制备方法，其特征在于，所述聚氨酯脲涂层组合物制备方法包括：分别制备第一组份和第二组分，将第一组份和第二组份混合得到聚氨酯脲涂层组合物。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯脲涂层制备方法，其特征在于，所述第一组份制备方法包括将30％～50％聚醚多元醇、30％～50％聚醚多元胺、5％～10％扩链剂、10％～15％软化剂、15％～25％增粘剂、2％～3％防老剂、0.5％～1％催化剂均匀混合。
10.根据权利要求8所述的聚氨酯脲涂层制备方法，其特征在于，所述第二组份制备方法包括将70％～90％聚醚多元醇、10％～30％多异氰酸酯在80～90℃条件下反应2～3小时。
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