CN112552477B - 一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体及其制备方法，包括以下质量份数的原料：多元醇100，PPDI 15.7～50.4，增塑剂0～10，抗水解剂0.2～1.0，填料1.5～4，消泡剂0.05～0.1，流平剂0.1～0.3，催化剂0～0.3；所述多元醇为2官能度、数均分子量650‑2000的聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的一种或多种。将多元醇、填料、增塑剂和消泡剂混合，分散，加入PPDI，制备异氰酸根含量为4.5～6.0％的预聚体。使用时将物料预热至50‑60℃，浇注，室温放置16h，即得自固化聚氨酯弹性体。该弹性体弹性体强度大、韧性好，且原液储存稳定性好，物料操作性好。

Description

一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，特别涉及室温自固化涂层材料领域。
背景技术
聚氨酯涂层材料分为单组分和双组分两类，双组分涂层材料施工复杂，造成时间和人工的浪费，且易出现配比不准或者搅拌不匀等问题，从而影响涂层性能。单组分涂层材料是以聚氨酯预聚体为基本成份，既具有良好的力学性能，优良的加工工艺，又有很好的环保性能。
专利文献CN 105153920A公开了一种单组份聚氨酯涂层材料及其制备方法，采用阻燃聚醚多元醇与异氰酸酯生成预聚体，并加入助剂，使聚氨酯涂层具有阻燃性能，但产品的机械性能不佳，拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均较低，限制了其在更多领域的应用。专利文献CN 109679053 A公开了一种单组分湿固化铁路防水用聚氨酯弹性体及其制备方法，通过加入一定的潜固化剂将使得拉伸强度有所提高，但这在一定程度上会影响物料储存稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，该弹性体弹性体强度大、韧性好，且原液储存稳定性好，物料操作性好。
本发明的第二个目的是提供一种制备该单组分自固化高强度聚氨酯弹性体的方法。
为实现第一个目的，本发明的技术方案是，一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，包括以下质量份数的原料：
Figure BSA0000228394260000011
Figure BSA0000228394260000021
所述多元醇为2官能度、数均分子量650-2000的聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇等中的一种或多种。
增塑剂为对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)或邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)等中的至少一种。
所述抗水解剂为四异丙基二苯基碳化二亚胺、聚碳化二亚胺(PCD)、丙三醇三缩水甘油醚(GE100)、四三缩水甘油醚(GE500)和聚乙二醇二缩水甘油醚(PEG400-DGE)等中的一种或几种。
所述填料为炭黑、白炭黑、硅微粉或滑石粉等中的至少一种。炭黑优选天津星龙泰化工公司生产的N774、N770、N762或N326等中的至少一种；白炭黑优选河南迅宇化工公司的XYSIL150、XYSIL200、XYSIL300和XYSIL380等产品中的至少一种。
所述消泡剂优选东莞德丰公司的DF-8205，德国毕克公司的BYK-066N、BYK-070、BYK-008、BYK-141、BYK-535、BYK-359等中的一种或几种。
所述流平剂优选佛山千佑化工公司的AKN-157B、AKN-1032、AKN-1033、AKN-1050或AKN-1110等中的至少一种。
催化剂为胺类催化剂、铋类催化剂、锌类催化剂或锡类催化剂等中的至少一种。
为实现第二个目的，本发明提供一种制备该单组分自固化高强度聚氨酯弹性体的方法，包括以下步骤：将多元醇、填料、增塑剂和消泡剂混合，用胶体磨分散，脱水，加入PPDI，在70～75℃反应1.5h后，真空脱气泡，得到异氰酸根含量为4.5～6.0％的预聚体，降温至50～60℃，依次加入催化剂、流平剂、抗水解剂，搅拌均匀，出料，密封保存。
使用时将物料预热至50-60℃，浇注至平面模具中，自流平或刮涂成均匀薄层，室温放置16h，即得自固化聚氨酯弹性体，弹性体性能如表1所示。
表1弹性体材料性能
测试项目 本发明
硬度/邵A 90±2
拉伸强度/MPa ≥32
伸长率/％ ≥470
撕裂强度/kN/m ≥80
稳定储存时长/月 ≥6
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
(1)本发明所开发的单组分自固化聚氨酯弹性体，采用纯湿气固化制备的聚氨酯弹性体强度高、韧性好，机械性能明显优于现有技术制得的弹性体。物料中未添加任何潜固化剂，储存稳定性较好，可稳定保存6个月以上。
(2)本发明所开发的单组分自固化聚氨酯弹性体，表层和底层与湿气反应速度同步，不会出现底层起泡或固化不均匀的情况，物料操作性好。本发明所制物料成膜厚度最厚可达3mm，整体固化均匀，应用范围广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，不限于本发明。
实施例1
将1000g分子量为650的聚四氢呋喃多元醇、100g对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、30g炭黑、10g白炭黑和1.0g消泡剂BYK-535混合均匀后，用胶体磨分散均匀，加热到100～120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到40～60℃，加入378g PPDI，在70～75℃条件下反应1.5h后，得到异氰酸根含量为4.50％的预聚体，再降温至50～60℃，依次加入0.3g锌类催化剂、3g流平剂AKN-1032、10g抗水解剂四异丙基二苯基碳化二亚胺等助剂，搅拌均匀，出料后密封保存。制样时需将物料预热至50～60℃，浇注至平面模具中，自流平或刮涂成均匀薄层，室温固化16h，即得自固化聚氨酯弹性体。所得材料性能见表2。
实施例2
将1000g分子量为2000的聚四氢呋喃多元醇、10g炭黑、5g硅微粉和0.5g消泡剂BYK-066N混合均匀后，用胶体磨分散均匀，加热到100～120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到50～60℃，加入223g PPDI，在70～75℃条件下反应1.5h后，得到异氰酸根含量为6.00％的预聚体，再降温至50～60℃，依次加入1.0g流平剂AKN-1033及2.0g抗水解剂PCD等助剂，搅拌均匀，出料密封保存。制样时需将物料预热至50～60℃，浇注至平面模具中，自流平或刮涂成均匀薄层，室温固化16h，即得自固化聚氨酯弹性体。所得材料性能见表2。
对比例1
将647.5g聚醚多元醇DL-2000、92.5g聚醚多元醇MN-3050混合，加热到110℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到50℃，加入260.0gMDI-50，在80℃条件下反应3～4h，真空脱气泡，得到异氰酸根含量为6.2％的预聚体，再降温至50℃，依次加入胺类催化剂和潜固化剂HEO，搅拌均匀，即得单组份自固化聚氨酯弹性体。所得材料性能见表2。
表2实施例、对比例材料性能对比
Figure BSA0000228394260000041
由表2可以看出，实施例产品弹性体弹性体强度大、韧性好，且原液储存稳定性好。

Claims (9)

1.一种单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是由以下质量份数的原料组成：
多元醇                              100
对苯二异氰酸酯                      15.7~50.4
增塑剂                              0~10
抗水解剂                            0.2~1.0
填料                                1.5~4
消泡剂                              0.05~0.1
流平剂                              0.1~0.3
催化剂                              0~0.3
所述多元醇为2官能度、数均分子量650-2000的聚四氢呋喃多元醇中的一种或多种；
所述单组分自固化高强度聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：将多元醇、填料、增塑剂和消泡剂混合，用胶体磨分散，脱水，加入对苯二异氰酸酯，在70~75℃反应1.5h后，真空脱气泡，得到异氰酸根含量为4.5~6.0％的预聚体，降温至50~60℃，依次加入催化剂、流平剂、抗水解剂，搅拌均匀，出料，密封保存。
2.根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二异癸酯或邻苯二甲酸丁苄酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是催化剂为胺类催化剂、铋类催化剂、锌类催化剂或锡类催化剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是所述消泡剂为东莞德丰公司的DF-8205或德国毕克公司的BYK-066N、BYK-070、BYK-141、BYK-535、BYK-359中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是所述抗水解剂为四异丙基二苯基碳化二亚胺、聚碳化二亚胺、丙三醇三缩水甘油醚、 GE500和聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是所述填料为炭黑、白炭黑、硅微粉或滑石粉中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是所述炭黑是天津星龙泰化工公司生产的N774、N770、N762或N326中的至少一种；白炭黑是河南迅宇化工公司的XYSIL150、XYSIL200、XYSIL300和XYSIL380产品中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体，其特征是所述流平剂为佛山千佑化工公司的AKN-157B、AKN-1032、AKN-1033、AKN-1050或AKN-1110中的至少一种。
9.一种制备权利要求1~8之一所述的单组分自固化高强度聚氨酯弹性体的方法，其特征是包括以下步骤：将多元醇、填料、增塑剂和消泡剂混合，用胶体磨分散，脱水，加入对苯二异氰酸酯，在70~75℃反应1.5h后，真空脱气泡，得到异氰酸根含量为4.5~6.0％的预聚体，降温至50~60℃，依次加入催化剂、流平剂、抗水解剂，搅拌均匀，出料，密封保存。
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