CN110591045A - 矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于热塑性聚氨酯技术领域。本发明所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，包括以下原料：聚酯多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、防水剂、抗水解剂、催化剂、所述聚酯多元醇分子量为1000‑3000，官能度为2.001‑2.02。本发明所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，具有优良的高温尺寸稳定性、高模量、低磨耗、耐水解性能，能快速成型，可采用挤出或注塑的方式进行加工；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

Description

矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于热塑性聚氨酯技术领域。
背景技术
矿用筛网是一种用于筛分过滤的网状结构元件。广泛应用于多行业中的筛分、过滤、脱水、脱泥等作业。它具有很高的强度、刚度和承载能力、可以做成各种形状的刚性的筛分过滤装置。主要用于煤炭、矿山、石油、化工、粮食等行业。
矿用筛网多为不锈钢、锰钢、聚氨酯等材质制作。钢制筛网缺点较多：密度大，同样面积的筛网质量大，拆装不方便；很难做出微孔筛网，不能用于精细矿业；使用时噪音大，不耐磨，使用寿命短。聚氨酯材料本身具有质轻、强韧、耐磨、耐寒、耐油、高弹等优异性能，制作成筛网后又具有承载力高、抗冲击、减震性能突出，筛分效率高、不堵孔、抗摩擦、抗撕裂、噪音低、寿命长(是不锈钢筛网的10-20倍)等突出优势。聚氨酯筛网主要包括浇注型聚氨酯(CPU)筛网和热塑型聚氨酯(TPU)筛网，CPU筛网是目前行业内的主流产品，但其存在着回收利用困难，废物难以处理等严重问题。TPU筛网则具有加工方便、效率高，可采用注塑、挤出等多种加工工艺的优势，同时TPU材料还可以反复加工、重复利用，物料损失小，更加节能环保。
TPU用于矿用筛网存在的主要问题是：筛网在使用过程中会经受大量矿石持续地冲击、摩擦，摩擦生热与内生热会导致筛网工作温度升高，加速材料老化，要求TPU材料具有良好的高温尺寸稳定性、耐磨性能以及较高的力学强度，以延长筛网的使用寿命；矿石筛选过程中需要经过水洗等过程，使用环境潮湿，需要TPU材料具有良好的耐水解性能，而耐水解性能正是聚酯型TPU的弱点，需要加以改善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术书的不足，提供一种矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其具有优良的高温尺寸稳定性、高模量、低磨耗、耐水解性能，能快速成型，可采用挤出或注塑的方式进行加工；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，包括以下重量百分含量的原料：
所述聚酯多元醇分子量为1000-3000，官能度为2.001-2.02。
所述聚酯多元醇由己二酸与小分子二元醇和小分子三元醇缩聚合成，官能度为2.001-2.02。
优选的，小分子二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或二乙二醇；小分子三元醇为丙三醇或三羟甲基丙烷。
优选的，二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己基-二异氰酸酯或癸烷-1,10-二异氰酸酯，进一步优选的，4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)。
优选的，扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇或1,6-己二醇中的一种或多种。
优选的，抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫抗氧剂，进一步优选为1010、1076、168、626、DLTDP或DMTDP中的一种或多种。
优选的，光稳定剂为Tinuvin 770、Tinuvin234或Tinuvin571中的一种或多种。
优选的，润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡或蒙旦蜡中的一种或多种。
优选的，抗水解剂为单碳化二亚胺或聚碳化二亚胺中的一种或两种，进一步优选Stabaxol P200；催化剂为有机铋、有机锡或钛酸酯类催化剂。
所述防水剂为端基为羟基的线性聚二甲基硅氧烷，优选为XIAMETER SF8427FLUID。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇、抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、防水剂、抗水解剂和催化剂混合加热至100-115℃，混合均匀；
(2)将二异氰酸酯加热至65-75℃，将扩链剂加热至60-70℃；
(3)将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入95-105℃烘房熟化9-11h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到所述的热塑性聚氨酯弹性体。
本发明通过加入防水剂和抗水解剂协同解决耐水解差的问题；通过加入抗氧剂、抗水解剂、高官能度聚酯二醇共同解决高温不稳定性问题；通过润滑剂、羟基硅油、催化反应来解决耐磨问题。本发明所述的配方是一个比较复杂的系统，只添加其中的一种无法解决相应的问题，各种助剂的用量范围也是有要求的，需要综合考量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所合成的TPU，具有优良的高温尺寸稳定性，120℃*100h高温老化测试后拉伸强度和断裂伸长率变化率均在±10％以内，高温老化后硬度变化在±2A以内；
(2)赋予了聚酯型TPU优良的抗水解性能，85℃，85％RH，28天的测试条件下，拉伸强度保持率可达到90％以上，同时具有优异的耐磨性，磨耗可低至20-25mm3，延长了筛网的使用寿命；
(3)相比于CPU材料，TPU材料具有可重复加工的突出优势，更加环保节能，注塑或挤出的加工方式更加高效稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例1
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸丁二醇/丙二醇酯二醇分子量为1000，官能度为2.005。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸丁二醇/丙二醇酯二醇、1010、770、UV-1、蒙丹蜡、聚乙烯蜡、SF8427、P200和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，6-己二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入100℃烘房熟化10h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
实施例2
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸己二醇/丙二醇酯二醇分子量为3000，官能度为2.01。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸己二醇/丙二醇酯二醇、1010、770、UV-1、蒙丹蜡、聚乙烯蜡、SF8427、P200和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，6-己二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入100℃烘房熟化10h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
实施例3
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸乙二醇/丙二醇酯二醇中分子量为2000，官能度为2.002。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸乙二醇/丙二醇酯二醇、1010、770、蒙丹蜡、聚乙烯蜡、SF8427、P200和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，4-丁二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入100℃烘房熟化10h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
实施例4
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸丁二醇/丙二醇酯二醇中分子量为2000，官能度为2.015。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸丁二醇/丙二醇酯二醇、1010、770、蒙丹蜡、聚乙烯蜡、SF8427、P200和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，4-丁二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入100℃烘房熟化10h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
对比例1
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸乙二醇酯二醇中分子量为2000。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸乙二醇酯二醇、1010、770和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，4-丁二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入100℃烘房熟化10h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
对比例2
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸乙二醇酯二醇中分子量为2000。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸乙二醇酯二醇、1010、770、蒙旦蜡、聚乙烯蜡和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，4-丁二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入95-105℃烘房熟化9-11h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
对比例3
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，由以下重量百分含量的原料制成：
所述聚己二酸乙二醇酯二醇中分子量为2000。
所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备工艺如下：
将聚己二酸乙二醇酯二醇、1010、770、SF8427、P200和T-9混合加热至110±5℃，充分混合均匀；MDI-100加热至70±5℃；1，4-丁二醇加热至65±5℃；将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入95-105℃烘房熟化9-11h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到产品。
各实施例和对比例所制得聚氨酯弹性体制品的性能如表1。
表1
备注：水解条件为，85℃，85％RH，28天。
从表1中数据可以看出，本发明所述的产品具有较高的力学强度，卓越的高温稳定性、尺寸稳定性，耐水解和耐磨性能优良，可满足矿用筛网领域的使用要求。

Claims (10)

1.一种矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于包括以下重量百分含量的原料：
所述聚酯多元醇分子量为1000-3000，官能度为2.001-2.02。
2.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：聚酯多元醇由己二酸与小分子二元醇和小分子三元醇缩聚合成。
3.根据权利要求2所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：小分子二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或二乙二醇；小分子三元醇为丙三醇或三羟甲基丙烷。
4.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己基-二异氰酸酯或癸烷-1,10-二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇或1,6-己二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或含硫抗氧剂。
7.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：光稳定剂为Tinuvin 770、Tinuvin234或Tinuvin571中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：润滑剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡或蒙旦蜡中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：抗水解剂为单碳化二亚胺或聚碳化二亚胺中的一种或两种；催化剂为有机铋、有机锡或钛酸酯类催化剂。
10.一种权利要求1-9任一所述的矿用筛网用热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将聚酯多元醇、抗氧化剂、光稳定剂、润滑剂、防水剂、抗水解剂和催化剂混合加热至100-115℃，混合均匀；
(2)将二异氰酸酯加热至65-75℃，将扩链剂加热至60-70℃；
(3)将加热后的各原料组分通过精确计量混合注入托盘中，混合物料随托盘进入高温烘道，并进入95-105℃烘房熟化9-11h，经粉碎机粉碎，通过双螺杆挤出机水下切粒后得到所述的热塑性聚氨酯弹性体。
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