CN110903457A - 一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯应用技术领域，具体涉及一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体及其制备方法。所述弹性体由A组分(聚合物组分)和B组分(预聚物组分)制成，其中，A组分由聚醚多元醇、增塑剂、耐高温填料、催化剂、抗氧化剂和抗紫外线吸收剂制成；B组分由二异氰酸酯和聚醚多元醇制成，其NCO含量为18～30％。本发明所述的聚氨酯弹性体，具有开模速度快，耐高温性强、外观透明性好、一次浇注成型无需二次浇注的优点，并且制备的模特材料综合性能优异，能够用于工业大批量生产高性能透明模特料，在人体模特及滚塑造型等相关产品的制备领域有巨大应用；其制备方法，科学合理，简单易行，易于工业生产。

Description

一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体 及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯应用技术领域，具体涉及一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
目前，人体服装模特的主要材质分为三类：一是通过不饱和聚酯树脂与玻璃钢纤维加工而成，但存在生产周期长、污染性大、产品表面后续处理难度大等缺点；二是通过聚氯乙烯、聚丙烯等塑料材质热塑成型，但也存在前期生产能耗高、收缩大、造型结构不稳定、使用寿命短的问题；三是高硬度聚氨酯材料滚塑成型，相比前两种材质，聚氨酯模特具有质量轻、加工过程简单、性能优异、使用寿命长、硬度可调节等优点，是替代传统的玻璃钢模特及塑料模特的绝佳材料。
但是，目前使用聚氨酯材料生产人体服装模特存在开模速度慢、耐高温性差、不利于海上运输、产品需要二次浇注填充物、外观透明性差、后期需进一步彩绘处理等缺陷，限制了聚氨酯弹性体在人体模特等相关制造领域的进一步应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，具有开模速度快、耐高温性强、外观透明性好、一次浇注成型无需二次浇注的优点，并且制备的模特材料综合性能优异，能够用于工业大批量生产高性能透明模特料，在人体模特及滚塑造型等相关产品的制备领域有巨大应用；本发明同时提供其制备方法，科学合理，简单易行，易于工业生产。
本发明所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，由A组分(聚合物组分)和B组分(预聚物组分)制成，其中：
以重量百分数计，A组分由如下原料制成：
聚醚多元醇70～85％、增塑剂5～15％、耐高温填料5～15％，催化剂0.01～1.5％、抗氧化剂0.2～1.5％、抗紫外线吸收剂0.1～1.0％；
以重量百分数计，B组分由如下原料制成：
二异氰酸酯35～80％，聚醚多元醇20～65％；
B组分的氰酸酯基(NCO)的含量为18～30％。
其中：
A组分中，聚醚多元醇的含量可根据所需产品的性能在上述范围内进行合理地调整，例如可以为50％、70％、90％等；所述A组分中催化剂的含量可根据实际反应的需要在上述范围内进行选取，例如可以为0.01％、0.5％、1.0％等；所述A组分中抗氧化剂的含量可根据实际反应的需要在上述范围内进行选取，例如可以为0.25％、0.9％、1.0％等。
A组分中，所述的聚醚多元醇为官能度为4～5官、数均分子量200～4000的聚醚多元醇与官能度为2～3官、数均分子量300～6000的聚醚多元醇中的混合物。
官能度为4～5官、数均分子量200～4000的聚醚多元醇为INOVOL R8345、NJ6209或INOVOL R5118G的一种或几种，优选INOVOLR8345或NJ6209。
官能度为2～3官、数均分子量300～6000的聚醚多元醇为DL-400、EP-330NG、MN3050、DL-1000、EP-3600或DV125中的一种或几种，优选DL-1000、DL-400、EP-3600或DV125。
A组分中，所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或乙酰基柠檬酸三丁酯中的一种或几种的混合物。
A组分中，所述的耐高温填料为云母粉、天然硅铝酸盐或真空玻璃微珠中的一种或几种的混合物。
A组分中，所述的催化剂为有机锡类催化剂、有机铋类催化剂或有机胺类催化剂中的一种或几种的混合物。有机锡类催化剂优选二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡；有机铋类催化剂优选异辛酸铋、月桂酸铋、环烷酸铋；有机胺类催化剂优选三乙烯二胺、三乙胺。
A组分中，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1070(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)、抗氧化剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)或抗氧剂1098(N,N＇-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺)中的一种或几种的混合物，优选抗氧化剂1070，用量优选0.5％。
A组分中，所述的抗紫外线吸收剂为抗紫外线吸收剂328(2-(2'-羟基苯基3',5'-二戊基苯基)苯并三唑)、抗紫外线吸收剂329(2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑)或抗紫外线吸收剂UV-531(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)中的一种或几种的混合物，优选紫外线吸收剂328，用量优选0.3％。
B组分中，二异氰酸酯的含量可根据实际需要在上述范围内进行合理地调整，例如可以为36％、45％、75％等；所述B组分中的聚醚多元醇的含量可根据需要在上述范围内进行合理地调整，例如可以为25％、40％、60％等。
B组分中，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(MDI-100)、炭化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、HDI三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯或亚甲基二苯基二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。
B组分中，所述的聚醚多元醇为DL-400、DL-1000、EP-330NG或EP-3600的一种或几种的混合物。
本发明所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分：
将聚醚多元醇、增塑剂、抗氧化剂、抗紫外线吸收剂、催化剂和耐高温填料混合均匀，在100～120℃下，真空脱水制得；
(2)制备B组分：
将聚醚多元醇真空脱水至水分小于0.05％后，冷却至60℃以下，将异氰酸酯在搅拌下加入，升温至75～85℃，保温，检测合格后，冲入氮气密封保存。
步骤(1)中，脱水真空度优选为0.09MPa，脱水时间优选为1-2h，水分含量≤0.05％。
步骤(2)中，所述的反应温度可根据反应情况在上述范围内进行调整，还可以为76℃、82℃、85℃等。
使用时，A组分与B组分的质量比为A：B＝60～100：100。采用本发明所述的聚氨酯弹性体制备产品时，将A组分与B组分常温下，按照A：B＝60～100：100的比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后，浇注到30-40℃的滚塑模具中，同时进行横向与纵向转动流平，3-5分钟停止摇摆，10-15分钟后开模，得到目标制品。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
1、本发明所述的用于制备快速脱模耐高温透明模特料的高性能聚氨酯弹性体，通过A组分中采用高活性的特种聚醚与选用的催化剂的共催化作用，使得弹性体具有开模速度快、一次浇注成型无需二次浇注的优点，同时A组分加入耐高温填料及适当高官能度的聚醚多元醇，搭配B组分中的脂肪族异氰酸酯合成的预聚体组分，制备的模特材料透明性好综合性能优异，能够用于工业大批量生产高性能透明模特料。
2、本发明所述的高性能聚氨酯弹性体的制备工艺简单，周期短，且几乎无污染，适合于工业化生产，在人体模特及滚塑造型等相关产品的制备领域有巨大应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但其并不限制本发明的实施。
所用材料如下：
INOVOL R8345：官能度为4，数均分子量为500的聚醚多元醇；
EP-330NG：官能度为3，数均分子量为5000的聚醚多元醇；
EP-3600：官能度为3，数均分子量为6000的聚醚多元醇；
DV125：官能度为3，数均分子量为375的聚醚多元醇；
DL-1000：官能度为2，数均分子量为1000的聚醚多元醇；
DL-400：官能度为2，数均分子量为400的聚醚多元醇；
IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯；
MDI-100：4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；
MM103C：碳化二亚胺改性的MDI-100。
实施例中采用的原料除上述已经说明的，均为市售材料。
实施例中A组分、B组分分别按照质量百分比计算。
实施例1
所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体配方及其制备方法如下：
A组分：DL-400 15％，INOVOL R8345 50％，EP-330NG 19％，已二酸二辛酯10％，高温填料天然硅铝酸盐透明粉5％，月桂酸铋0.2％，抗氧化剂1098 0.5％、紫外线吸收剂328，0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：DL-400 20％，IPDI 24％，MM103C 56％，在80℃下反应3小时，得到异氰酸根含量为21％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝100：100的质量比在30℃条件下混合，搅拌均匀后，浇注到40℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，15分钟开模得到制品。结果见表1。
实施例2
所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体配方及其制备方法如下：
A组分：INOVOL R8345 15％，DV125 45％，EP-3600 20％，已二酸二辛酯10％，高温填料天然硅铝酸盐透明粉9％，辛酸亚锡0.1％，月桂酸铋0.1％，抗氧剂1098 0.3％、抗氧化剂1070 0.2％、紫外线吸收剂328 0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：DL-1000 38％，MDI-100 33％，IPDI 29％，在75℃反应3小时，得到异氰酸根含量为28％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝90：100比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后浇注到35℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，15分钟开模得到制品。结果见表1。
实施例3
A组分：DV125 40％，INOVOL R8345 44％，已二酸二辛酯10％，云母粉5％，辛酸亚锡0.1％，异辛酸铋0.1％，抗氧化剂1070 0.5％、紫外线吸收剂UV531，0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：EP-330NG 25％，IPDI 53％，MDI-100 22％，在80℃反应3小时，得到异氰酸根含量为27％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝95:100的比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后浇注到30℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，12分钟开模得到制品。结果见表1。
实施例4
A组分：DV125 30％，INOVOL R8345 40％，DL-1000 19％，对苯二甲酸二辛酯5％，高温填料天然硅铝酸盐透明粉5％，辛酸亚锡0.2％，抗氧化剂1070 0.5％、紫外线吸收剂UV531，0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：DL-400 20％，MDI-100 24％，MM103C 56％，在80℃反应3小时，得到异氰酸根含量为20％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝80：100的比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后浇注到35℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，14分钟开模得到制品。结果见表1。
实施例5
A组分：INOVOL R8345 20％，DV125 35％，EP-3600 24％，已二酸二辛酯10％，高温填料天然硅铝酸盐透明粉10％，三乙烯二胺0.2％、辛酸亚锡0.2％，抗氧化剂1098 0.3％、紫外线吸收剂328，0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：DL-1000 35％，MDI-100 43％，IPDI 22％，在80℃反应3小时，得到异氰酸根含量为25％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝100：100比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后浇注到40℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，11分钟开模得到制品。结果见表1。
实施例6
A组分：DV125 25％，INOVOL R8345 44％，EP-330NG 15％，乙酰基柠檬酸三丁酯10％，高温填料天然硅铝酸盐透明粉5％，三乙烯二胺0.2％、辛酸亚锡0.2％，抗氧化剂10700.3％、紫外线吸收剂328，0.3％，以上组分混合均匀，加热到110℃真空脱水至水分含量0.05％以下。
B组分：EP-330NG 30％，MDI-100 49％，IPDI 21％，在80℃反应3小时，得到异氰酸根含量为22％的预聚物。
A组分与B组分温度为常温，按照A：B＝100：100的比例在30℃条件下混合，搅拌均匀后，浇注到35℃滚塑的模具中，同时进行纵向及横向的立体转动，10分钟开模得到制品。结果见表1。
表1实施例1-6性能指标参数数据表
Figure BDA0002314990570000061
开模硬度、最终硬度、60℃高温硬度均按照GB/T 531.1-2008标准测定。
透明率按照GB/T 2410-2008标准测定。

Claims (10)

1.一种用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：由A组分和B组分制成，其中：
以重量百分数计，A组分由如下原料制成：
聚醚多元醇70～85％、增塑剂5～15％、耐高温填料5～15％，催化剂0.01～1.5％、抗氧化剂0.2～1.5％、抗紫外线吸收剂0.1～1.0％；
以重量百分数计，B组分由如下原料制成：
二异氰酸酯35～80％，聚醚多元醇20～65％；
B组分的氰酸酯基的含量为18～30％。
2.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的聚醚多元醇为官能度为4～5官、数均分子量200～4000的聚醚多元醇与官能度为2～3官、数均分子量300～6000的聚醚多元醇中的混合物。
3.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或乙酰基柠檬酸三丁酯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的耐高温填料为云母粉、天然硅铝酸盐或真空玻璃微珠中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的催化剂为有机锡类催化剂、有机铋类催化剂或有机胺类催化剂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1070、抗氧化剂1010或抗氧剂1098中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分中，所述的抗紫外线吸收剂为抗紫外线吸收剂328、抗紫外线吸收剂329或抗紫外线吸收剂UV-531中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：B组分中，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、炭化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、HDI三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯或亚甲基二苯基二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体，其特征在于：B组分中，所述的聚醚多元醇为DL-400、DL-1000、EP-330NG或EP-3600的一种或几种的混合物。
10.一种权利要求1-9任一所述的用于制作快速脱模耐高温透明模特材料的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备A组分：
将聚醚多元醇、增塑剂、抗氧化剂、抗紫外线吸收剂、催化剂和耐高温填料混合均匀，在100～120℃下，真空脱水制得；
(2)制备B组分：
将聚醚多元醇真空脱水至水分小于0.05％后，冷却至60℃以下，将异氰酸酯在搅拌下加入，升温至75～85℃，保温，检测合格后，冲入氮气密封保存；
(3)使用时，A组分与B组分的质量比为A：B＝60～100：100。
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