CN110760179A - 一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及本发明涉及聚氨酯筛网技术领域，具体涉及一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括分散液制备、乳胶混合液制备、复合填料制备和聚氨酯基体制备四大步骤制备；本发制备本发明采用胶乳共沉法制备复合填料，利用填料中乳胶的亲水性能够有效吸收聚氨酯基体中的水分，防止其扩散，同时利用黑炭白和玻璃微珠的补强作用，改性后与乳胶形成复合填料分散在聚氨酯中，有效降低了在动态条件下聚氨酯内部产生较大的内生热，提高了其耐高温、耐湿热的性能。

Description

一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体
技术领域
本发明涉及聚氨酯筛网技术领域，具体涉及一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体。
背景技术
在冶金、煤炭、化工等诸多行业物料的洗矿、筛分、分级、脱渣、 脱泥、脱水等工艺中均需采用振动筛筛选，其筛选时所用到的筛网主要为金属筛网和聚氨酯筛网，而聚氨酯筛网以其使用寿命长、承载能力大、筛分效率高、噪音小、能耗低、适用范围广等诸多优点，逐步替代金属筛面，但是聚氨酯筛网也存在致命的缺点，使得在某些领域无法代替金属筛板。其中，聚氨酯在动态条件下产生较大的内生热，而聚氨酯的基体耐热性较差，在高温下力学性能下降明显，使得失去应用价值，因此其正常使用的温度为-40~120℃。另外，在聚氨酯基体产生大量的内部热量时，如果处于潮湿的环境下，容易使得聚氨酯基体发生水解，导致物性降低，缩短了其使用年限。
为解决聚氨酯筛网在高温和湿热的环境下性能下降明显、易发生水解的不足，现有的关于聚氨酯基体的研究，绝大部分研究方向均是向聚氨酯基体中加入抗水解稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等，以增强聚氨酯筛网的耐高温和耐湿热的性能，但是其改善效果并不明显，而且是以牺牲聚氨酯筛网的耐磨、耐油等性能为代价进行的改善。因此，针对现有制备聚氨酯筛网用聚氨酯基体的不足，发明一种耐高温、耐水解的聚氨酯基体是一项有待解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计了一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，以解决现有聚氨酯基体在高温下力学性能差、湿热环境下易水解的不足，用以制备一种耐高温耐湿热的聚氨酯筛网。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为40~50份白炭黑放入380~460份的水中，再加入2~5份亚甲基二萘磺酸钠、1~3份月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5~1份水解酪素和100~120份的玻璃微珠，然后以2800~3200r/min的转速搅拌1~2h后用NaOH溶液调节至pH值为10时即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制成固含量为36~45%的乳胶，以120~300r/min的转速搅拌10min后加入体积为乳胶42%的步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后加入体积为乳胶液26%的冰醋酸溶液，其中冰醋酸溶液质量浓度为质量浓度为8~10%，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至6~8℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复3~5次挤出水分，然后再剪成小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将甲苯二异氰酸酯和脱水聚酯多元醇按1：1.15~1.2的比例放入反应釜中，升温至60~65℃搅拌30min，然后加入为甲苯二异氰酸酯和脱水聚酯多元醇总重量8~14%的复合填料、1.6~2.6%的聚碳化二亚胺、1.2~1.6%的硬脂酸锌和0.8~1.1%的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼3~4h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒、冷却后即得聚氨酯基体。
优选地，所述步骤（1）中玻璃微珠的粒径为10~20um，所述步骤（1）中NaOH溶液的浓度为0.1~0.2mol/L。
优选地，所述步骤（2）中的冰醋酸溶液加入乳胶混合溶液中时的温度为25~40℃。
优选地，所述步骤（3）中的小碎块尺寸为30mm×30mm×30mm的小方块。
优选地，所述步骤（3）中高速研磨机中的2000~4500r/min，研磨时间为2~3h。
优选地，所述步骤（4）中的脱水聚酯多元醇的脱水方法为：将聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
优选地，所述步骤（4）中的单双螺杆塑料挤出机的总功率为40~56kW，螺杆转速为30~80r/min，挤压时温度为165~192℃。
优选地，所述步骤（4）中所得聚氨酯基体用于制备聚氨酯筛网的方法如下：将聚氨酯基体升温至170~190℃熔化，同时取聚氨酯基体质量8~11%的MOCA扩链剂升温至115℃熔化，再将两者混合后以1800r/min的转速充分搅拌20~30s后注入预热好的模具中，然后在125~133℃的温度下保温15~20min，降温至90℃硫化12h后再低温熟化5~7天即得耐高温、耐湿热聚氨酯筛网。
有益效果：本发明采用胶乳共沉法制备母炼胶体，先将白炭黑放入水中，再加入阴离子表面活性剂和玻璃微珠在高转速下搅拌得到分散均匀的浑浊液，将浑浊液加入固含量为36~45%的乳胶液中搅拌均匀后，然后向母炼胶体中加入冰醋酸凝固，脱水后高速研磨可制得复合填料，将该米复合填料加入聚氨酯预备体中，利用乳胶较强的亲水性，当聚氨酯基体处于潮湿的环境中，分散在聚氨酯基体中的复合填料中的乳胶成分能够极大吸附空气中水分，使得聚氨酯基体中水分无法扩散；
另外白炭黑和玻璃微珠均是较好的补强剂，但直接将其加入聚氨酯中，由于其具有较大的表面积和附着力，容易引发乳胶液和聚氨酯大分子团聚，从而降低了聚氨酯基体硫化后的力学性能，而本发明中先将白炭黑和玻璃微珠用阴离子表面活性剂改性，改性后的白炭黑和玻璃微珠表面吸附了阴离子表面活性剂的疏水基，亲水基则伸展在水性体系中，从而减小了炭黑的表面自由能，增大了空间位阻效应，并与乳胶分子相结合实现沉降形成复合材料，该复合填料加入聚氨酯基体中不仅可以吸附聚氨酯基体中的水分，防止水分扩散，而且还具有了白炭黑和玻璃微珠的补强作用，能够减少制备的聚氨酯筛板在动态条件下产生较大的内生热，在高速振动下其内部升温降低，使得其力学性能变化不大，同时由于乳胶成分的吸水作用，使得聚氨酯基体周围无水分存在，降低其高温水解的速率，极大提高了聚氨酯基体的耐高温、耐湿热性能。
具体实施方式
实施例1：
一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为4.6kg的白炭黑放入44L的水中，再加入0.4kg的亚甲基二萘磺酸钠、0.2kg的月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.06kg的水解酪素和10.5kg的玻璃微珠，然后以3000r/min的转速搅拌1.5h后用0.2mol/L的NaOH溶液调节至pH值为10h即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制一份100kg重、固含量为40%的乳胶，以180r/min的转速搅拌10min后加入42L步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后再加入质量浓度为8%的冰醋酸溶液26L，且冰醋酸溶液加入溶胶液中时的温度为30℃，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至8℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复5次挤出水分，然后再剪成尺寸为30mm×30mm×30mm的小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，其中高速研磨机中的3000r/min，研磨时间为2.5h，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇放入反应釜中，升温至65℃搅拌30min，然后加入20kg步骤（3）中制备的复合填料、5kg的聚碳化二亚胺、3.3kg的硬脂酸锌和2kg的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼4h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒，其中单双螺杆塑料挤出机的总功率为48kW，螺杆转速为55r/min，挤压时温度为165~192℃，冷却后即得聚氨酯基体。
本发明中选用的玻璃微珠的粒径为10~20um，脱水聚酯多元醇的脱水方法是将乙二酸聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
实施例2：
一种耐冲击矿石筛选用聚氨酯筛板，包括如下步骤：
一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为5.0kg的白炭黑放入42L的水中，再加入0.5kg的亚甲基二萘磺酸钠、0.3kg的月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.08kg的水解酪素和12kg的玻璃微珠，然后以3200r/min的转速搅拌2h后用0.2mol/L的NaOH溶液调节至pH值为10h即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制一份100kg重、固含量为40%的乳胶，以180r/min的转速搅拌10min后加入42L步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后再加入质量浓度为10%的冰醋酸溶液26L，且冰醋酸溶液加入溶胶液中时的温度为35℃，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至6℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复5次挤出水分，然后再剪成尺寸为30mm×30mm×30mm的小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，其中高速研磨机中的3500r/min，研磨时间为2h，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇放入反应釜中，升温至65℃搅拌30min，然后加入20kg步骤（3）中制备的复合填料、5kg的聚碳化二亚胺、3.3kg的硬脂酸锌和2kg的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼4h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒，其中单双螺杆塑料挤出机的总功率为48kW，螺杆转速为55r/min，挤压时温度为165~192℃，冷却后即得聚氨酯基体。
本发明中选用的玻璃微珠的粒径为10~20um，脱水聚酯多元醇的脱水方法是将乙二酸聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
实施例3：
一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为4.6kg的白炭黑放入44L的水中，再加入0.4kg的亚甲基二萘磺酸钠、0.2kg的月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.06kg的水解酪素和10.5kg的玻璃微珠，然后以3000r/min的转速搅拌1.5h后用0.2mol/L的NaOH溶液调节至pH值为10h即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制一份100kg重、固含量为45%的乳胶，以160r/min的转速搅拌10min后加入42L步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后再加入质量浓度为10%的冰醋酸溶液26L，且冰醋酸溶液加入溶胶液中时的温度为40℃，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至8℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复5次挤出水分，然后再剪成尺寸为30mm×30mm×30mm的小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，其中高速研磨机中的2200r/min，研磨时间为3h，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇放入反应釜中，升温至65℃搅拌30min，然后加入20kg步骤（3）中制备的复合填料、5kg的聚碳化二亚胺、3.3kg的硬脂酸锌和2kg的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼4h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒，其中单双螺杆塑料挤出机的总功率为48kW，螺杆转速为55r/min，挤压时温度为165~192℃，冷却后即得聚氨酯基体。
本发明中选用的玻璃微珠的粒径为10~20um，脱水聚酯多元醇的脱水方法是将乙二酸聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
实施例4：
一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为4.6kg的白炭黑放入44L的水中，再加入0.4kg的亚甲基二萘磺酸钠、0.2kg的月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.06kg的水解酪素和10.5kg的玻璃微珠，然后以3000r/min的转速搅拌1.5h后用0.2mol/L的NaOH溶液调节至pH值为10h即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制一份100kg重、固含量为40%的乳胶，以180r/min的转速搅拌10min后加入42L步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后再加入质量浓度为8%的冰醋酸溶液26L，且冰醋酸溶液加入溶胶液中时的温度为30℃，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至8℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复5次挤出水分，然后再剪成尺寸为30mm×30mm×30mm的小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，其中高速研磨机中的3000r/min，研磨时间为2.5h，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇放入反应釜中，升温至60℃搅拌30min，然后加入26kg步骤（3）中制备的复合填料、4.2kg的聚碳化二亚胺、2.8kg的硬脂酸锌和1.8kg的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼3h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒，其中单双螺杆塑料挤出机的总功率为44kW，螺杆转速为50r/min，挤压时温度为165~192℃，冷却后即得聚氨酯基体。
本发明中选用的玻璃微珠的粒径为10~20um，脱水聚酯多元醇的脱水方法是将乙二酸聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
对比组1：
对比组1与实施例1相比，省略步骤（1）、步骤（2）和步骤（3），直接向100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇的混合物中加入20kg的乳胶粉，除此之外的方法步骤均相同。
对比组2：
对比组2与实施例1相比，省略步骤（1）、步骤（2）和步骤（3），直接向100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇的混合物中加入6kg的白炭黑和14kg相同粒径的玻璃微珠，除此之外的方法步骤均相同。
对比组3：
对比组3与实施例1相比，省略步骤（1）、步骤（2）和步骤（3），直接向100kg的甲苯二异氰酸酯和120kg的脱水聚酯多元醇的混合物中加入20kg的白炭黑、玻璃微珠和乳胶粉混合粉末，除此之外的方法步骤均相同。
对比组4：
对比组4与实施例1相比，步骤（1）中不加入0.4kg的亚甲基二萘磺酸钠、0.2kg的月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.06kg的水解酪素，除此之外的方法步骤均相同。
使用实施例1至对比组4的8个实施例制备的聚氨酯基体制作聚氨酯筛网，其制备方法如下：
将聚氨酯基体升温至185℃熔化，同时取聚氨酯基体质量10%的MOCA扩链剂升温至115℃熔化，再将两者混合后以1800r/min的转速充分搅拌30s后注入预热好的模具中，然后在128℃的温度下保温20min，降温至90℃硫化12h后再低温熟化7天即得聚氨酯筛网。
为对比本发明制备的聚氨酯筛板的耐高温和耐湿热性，现对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比组1、对比组2、对比组3和对比组4制备的聚氨酯筛网进行耐高温和耐湿热性测试，试验方法如下：
试验1：根据GB/T 15905-1995 《硫化橡胶湿热老化试验方法》对制备的聚氨酯筛网进行耐湿热性测试，并记录数据如下表1：
表1
Figure 558651DEST_PATH_IMAGE002
其中
其中，A－试样老化性能变化率；
A－试样老化前硬度测定值；
O－试样老化后硬度测定值。
试验2：测定实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比组1、对比组2、对比组3和对比组4制备的聚氨酯筛网的热变形温度，并记录数据如下表2：
表2
Figure 726644DEST_PATH_IMAGE006
从上述表1和表2中实验数据可以看出，用本发明制备的聚氨酯基体制备聚氨酯筛网时，其聚氨酯筛网热变形温度高达140℃，极大提高了其适用温度，而且耐湿热性能也有较大的提升，延长了聚氨酯筛板的使用寿命，具有显著的进步。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分散液制备：取重量份数为40~50份白炭黑放入380~460份的水中，再加入2~5份亚甲基二萘磺酸钠、1~3份月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5~1份水解酪素和100~120份的玻璃微珠，然后以2800~3200r/min的转速搅拌1~2h后用NaOH溶液调节至pH值为10时即得分散液，备用；
（2）乳胶混合液制备：用去离子水将天然乳胶配制成固含量为36~45%的乳胶，以120~300r/min的转速搅拌10min后加入体积为乳胶42%的步骤（1）中制备的分散液，搅拌均匀后加入体积为乳胶液26%的冰醋酸溶液，其中冰醋酸溶液质量浓度为质量浓度为8~10%，即得乳胶混合液，备用；
（3）复合填料制备：将步骤（2）中制备的乳胶混合液降温至6~8℃，待乳胶液缓慢凝固后，将其放入平板硫化机中反复3~5次挤出水分，然后再剪成小碎块后在80℃的温度下干燥至含水量低于2%，最后将干燥后的小碎块放入高速研磨机中研磨至粒径为30~60um，即得复合填料；
（4）聚氨酯基体制备：将甲苯二异氰酸酯和脱水聚酯多元醇按1：1.15~1.2的比例放入反应釜中，升温至60~65℃搅拌30min，然后加入为甲苯二异氰酸酯和脱水聚酯多元醇总重量8~14%的复合填料、1.6~2.6%的聚碳化二亚胺、1.2~1.6%的硬脂酸锌和0.8~1.1%的硅烷偶联剂，升温至90℃，在氮气保护下混炼3~4h后投入单双螺杆塑料挤出机中造粒、冷却后即得聚氨酯基体。
2.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（1）中玻璃微珠的粒径为10~20um，所述步骤（1）中NaOH溶液的浓度为0.1~0.2mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（2）中的冰醋酸溶液加入乳胶混合溶液中时的温度为25~40℃。
4.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（3）中的小碎块尺寸为30mm×30mm×30mm的小方块。
5.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（3）中高速研磨机中的2000~4500r/min，研磨时间为2~3h。
6.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（4）中的脱水聚酯多元醇的脱水方法为：将聚酯多元醇放在密封反应釜中，然后抽真空至0.8KPa时夹套加热至110℃，真空搅拌脱水至聚酯多元醇的含水量低于0.02%。
7.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（4）中的单双螺杆塑料挤出机的总功率为40~56kW，螺杆转速为30~80r/min，挤压时温度为165~192℃。
8.根据权利要求1所述的制备耐高温耐湿热聚氨酯筛网用基体，其特征在于：所述步骤（4）中所得聚氨酯基体用于制备聚氨酯筛网的方法如下：将聚氨酯基体升温至170~190℃熔化，同时取聚氨酯基体质量8~11%的MOCA扩链剂升温至115℃熔化，再将两者混合后以1800r/min的转速充分搅拌20~30s后注入预热好的模具中，然后在125~133℃的温度下保温15~20min，降温至90℃硫化12h后再低温熟化5~7天即得耐高温、耐湿热聚氨酯筛网。
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CN118027882A (zh) * 2024-03-11 2024-05-14 广东领跑新材料科技有限公司 一种高温快速固化胶水及其制备方法

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