CN113788930A - 一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，属于聚氨酯技术领域，生产工艺包括如下步骤：第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水混合，密封保存，得到第一组分；第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，反应1‑2h，降温出料，密封保存，得到第二组分；第三步、将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入模具中成型。本发明在一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产过程中，加入了一种增韧填料，该增韧填料不仅提升了弹性体的力学强度，还提高了弹性体的耐磨性，提高了其在洗地机轮中的应用效果，提高使用寿命和抓地性。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，具体地，涉及一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺。
背景技术
洗地机是一种适用于硬质地面清洗同时吸干污水，并将污水带离现场的清洁机械，具有环保、节能、高效等优点。洗地机分别为半自动洗地机、全自动洗地机、手推式洗地机、驾驶式洗地机。多用于供酒店宾馆、公园广场、工厂车间等场所的地面清洗。洗地机轮常用的原料为聚氨酯，现有的聚氨酯轮胎存在防滑性和耐磨性较差、不利于日常使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水在50-70℃进行混合，密封保存，得到第一组分；
第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，在70-85℃反应1-2h，降温出料，密封保存，得到第二组分；
第三步、在40-60℃条件下，将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入预热至35-70℃的模具中成型。
增韧填料通过如下步骤制备：
步骤A11、将碳纤维加入混合溶液中，加热至75℃，反应2h；反应结束后过滤，在40℃条件下干燥至恒重，干燥结束后加入二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺，在76℃条件下回流反应48h，反应结束后，过滤、40℃条件下干燥至恒重，得到酰氯化碳纤维；
步骤A12、将端羟基聚丁二烯和二氯甲烷混合，搅拌溶解后，在温度为25℃、氮气保护条件下，加入氢氧化钠，搅拌30min，然后加入三聚氯氰，保持温度不变，继续搅拌12h，反应结束后后用正己烷和甲醇洗涤，得到改性剂；
步骤A13、将得到的酰氯化碳纤维加入N，N-二甲基甲酰胺中，加入改性剂和三乙胺，在80℃条件下反应24h，反应结束后干燥、过滤，得到增韧填料。增韧填料的制备过程如下：以碳纤维为原料，先经过氧化反应在碳纤维表面引入含氧基团，然后在N，N-二甲基甲酰胺的催化作用下，进行酰氯化反应得到酰氯化碳纤维；改性剂中含有的端羟基和酰氯化碳纤维反应，一方面可以提高碳纤维表面的粗糙度，有利于与基体结合，提高弹性体的整体性能；另一方面未反应的羟基也可以和异氰酸酯基发生反应，提高弹性体的界面性能。
进一步地，步骤A11中混合溶液为去离子水、过硫酸钾和硝酸银按照用量比1L：0.1mol：0.005mol混合而成；碳纤维和混合溶液的用量比为1g：10mL；碳纤维、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为3g：15mL：1mL；
步骤A12中端羟基聚丁二烯的羟值为0.7mmol/g，端羟基聚丁二烯、二氯甲烷、氢氧化钠和三聚氯氰的用量比为10g：20mL：1.9g：7mmol；
步骤A13中酰氯化碳纤维和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：10mL；酰氯化碳纤维、改性剂和三乙胺的用量比为5g：1.5g：1.2mL。
进一步地，聚酯多元醇A通过如下步骤制备：
将戊二酸、1，3-丙二醇和添加剂加入带有冷凝装置的反应釜中，在140℃条件下反应2h，然后将温度升为160℃，继续反应，至冷凝装置中的水不再增加时，加入二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至200℃反应4h，得到聚酯多元醇A；戊二酸和1，3-丙二醇的摩尔比为1.5：1，戊二酸和添加剂的质量比为3：1，二月桂酸二丁基锡的添加量为戊二酸质量的0.15％。
进一步地，添加剂通过如下步骤制备：
将丙烯酰胺加入乙醚中搅拌溶解，然后向其中加入水杨醛，升温至65℃搅拌反应5h；丙烯酰胺中的氨基和醛基反应，引入双键，然后加入异丙醇-铂，升温至90℃搅拌8h，然后加入四甲基二硅氧烷，反应24h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂得到添加剂。双键和四甲基二硅氧烷发生硅氢加成，得到含有酚羟基的添加剂，添加剂中还含有Si-O-Si键，提高弹性体的疏水作用，提高其在使用过程中的效果。
进一步地，丙烯酰胺和水杨醛的用量摩尔比为1：1；水杨醛和四甲基二硅氧烷的用量摩尔比为2.2：1；水杨醛和异丙醇-铂的用量质量比为1：0.04。
聚酯多元醇B通过如下步骤制备：
将戊二酸和1，2-丙二醇加入带有冷凝装置的反应釜中，在140℃条件下反应2h，然后将温度升为160℃，继续反应，至冷凝装置中的水不再增加时，加入二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至200℃反应4h，得到聚酯多元醇B；其中，戊二酸和1，2-丙二醇的摩尔比为1：1，二月桂酸二丁基锡的添加量为戊二酸质量的0.15％。
进一步地，各物质的重量份为：聚酯多元醇A 100-110份、扩链剂10-15份、匀泡剂0.8-1份、催化剂1.2-1.4份、去离子水0.5-0.6份、甲苯二异氰酸酯150-160份、聚酯多元醇B100-110份和增韧填料20-30份。
进一步地，扩链剂为乙二醇、匀泡剂为有机硅表面活性剂、催化剂为三乙烯二胺。
本发明的有益效果：
本发明在一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产过程中，加入了一种增韧填料，该增韧填料不仅提升了弹性体的力学强度，还提高了弹性体的耐磨性，提高了其在洗地机轮中的应用效果。
本发明中也加入了一种聚酯多元醇A，该聚酯多元醇A的制备过程中添加了一种添加剂，使得聚酯多元醇A和增韧填料在耐磨及力学性能方面具有协同作用，该聚酯多元醇A和增韧纤维后续制备过程中相容性好，对于性能的提升具有促进作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备增韧填料通过如下步骤制备：
步骤A11、将碳纤维加入混合溶液中，加热至75℃，反应2h；反应结束后过滤，在40℃条件下干燥至恒重，干燥结束后加入二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺，在76℃条件下回流反应48h，反应结束后，过滤、40℃条件下干燥至恒重，得到酰氯化碳纤维；其中，混合溶液为去离子水、过硫酸钾和硝酸银按照用量比1L：0.1mol：0.005mol混合而成；碳纤维和混合溶液的用量比为1g：10mL；碳纤维、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为3g：15mL：1mL；
步骤A12、将端羟基聚丁二烯和二氯甲烷混合，搅拌溶解后，在温度为25℃、氮气保护条件下，加入氢氧化钠，搅拌30min，然后加入三聚氯氰，保持温度不变，继续搅拌12h，反应结束后后用正己烷和甲醇洗涤，得到改性剂；其中，端羟基聚丁二烯的羟值为0.7mmol/g，端羟基聚丁二烯、二氯甲烷、氢氧化钠和三聚氯氰的用量比为10g：20mL：1.9g：7mmol；
步骤A13、将得到的酰氯化碳纤维加入N，N-二甲基甲酰胺中，加入改性剂和三乙胺，在80℃条件下反应24h，反应结束后干燥、过滤，得到增韧填料；其中，酰氯化碳纤维和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：10mL；酰氯化碳纤维、改性剂和三乙胺的用量比为5g：1.5g：1.2mL。
实施例2
制备聚酯多元醇A：
将丙烯酰胺加入乙醚中搅拌溶解，然后向其中加入水杨醛，升温至65℃搅拌反应5h；然后加入异丙醇-铂，升温至90℃搅拌8h，然后加入四甲基二硅氧烷，反应24h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂得到添加剂其中，丙烯酰胺和水杨醛的用量摩尔比为1：1；水杨醛和四甲基二硅氧烷的用量摩尔比为2.2：1；水杨醛和异丙醇-铂的用量质量比为1：0.04；
将戊二酸、1，3-丙二醇和添加剂加入带有冷凝装置的反应釜中，在140℃条件下反应2h，然后将温度升为160℃，继续反应，至冷凝装置中的水不再增加时，加入二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至200℃反应4h，得到聚酯多元醇A；戊二酸和1，3-丙二醇的摩尔比为1.5：1，戊二酸和添加剂的质量比为3：1，二月桂酸二丁基锡的添加量为戊二酸质量的0.15％。
实施例3
制备聚酯多元醇B：
将戊二酸和1，2-丙二醇加入带有冷凝装置的反应釜中，在140℃条件下反应2h，然后将温度升为160℃，继续反应，至冷凝装置中的水不再增加时，加入二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至200℃反应4h，得到聚酯多元醇B；其中，戊二酸和1，2-丙二醇的摩尔比为1：1，二月桂酸二丁基锡的添加量为戊二酸质量的0.15％。
实施例4
一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水在50℃进行混合，密封保存，得到第一组分；
第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，在70℃反应1h，降温出料，密封保存，得到第二组分；
第三步、在40℃条件下，将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入预热至35℃的模具中成型。
其中，各物质的重量份为：聚酯多元醇A 100份、扩链剂10份、匀泡剂0.8份、催化剂1.2份、去离子水0.5份、甲苯二异氰酸酯150份、聚酯多元醇B 100份和增韧填料20份。
其中，扩链剂为乙二醇、匀泡剂为有机硅表面活性剂、催化剂为三乙烯二胺；增韧填料为实施例制得的，聚酯多元醇A为实施例2制得的，聚酯多元醇B为实施例3制得的。
实施例5
一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水在60℃进行混合，密封保存，得到第一组分；
第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，在75℃反应2h，降温出料，密封保存，得到第二组分；
第三步、在50℃条件下，将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入预热至40℃的模具中成型。
其中，各物质的重量份为：聚酯多元醇A 105份、扩链剂12份、匀泡剂0.9份、催化剂1.3份、去离子水0.5份、甲苯二异氰酸酯155份、聚酯多元醇B 105份和增韧填料25份。
其中，扩链剂为乙二醇、匀泡剂为有机硅表面活性剂、催化剂为三乙烯二胺；增韧填料为实施例制得的，聚酯多元醇A为实施例2制得的，聚酯多元醇B为实施例3制得的。
实施例6
一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水在70℃进行混合，密封保存，得到第一组分；
第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，在85℃反应2h，降温出料，密封保存，得到第二组分；
第三步、在60℃条件下，将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入预热至70℃的模具中成型。
其中，各物质的重量份为：聚酯多元醇A 110份、扩链剂15份、匀泡剂1份、催化剂1.4份、去离子水0.6份、甲苯二异氰酸酯160份、聚酯多元醇B 110份和增韧填料30份。
其中，扩链剂为乙二醇、匀泡剂为有机硅表面活性剂、催化剂为三乙烯二胺；增韧填料为实施例制得的，聚酯多元醇A为实施例2制得的，聚酯多元醇B为实施例3制得的。
对比例1
与实施例5相比，不添加增韧填料，其余原料及制备过程保持不变。
对比例2
与实施例2相比不添加改性剂，其余原料及制备过程保持不变。
对比例3
与实施例5相比，将聚酯多元醇A换成对比例2制得的样品，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例4-6和对比例1、3制得的样品进行测试；用MH-20摩擦磨损试验机测在水泥地面的滑动摩擦系数，磨耗量是以磨轮旋转1000次以后的质量减量来表示试验结果；
测试项目测试方法：拉伸强度和断裂伸长率，根据标准GB/T528-1998；
测试结果如下表1所示：
表1
从上表1可知，本发明制得的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体，耐磨性好，且具有良好的力学性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将聚酯多元醇A、扩链剂、匀泡剂、催化剂和去离子水在50-70℃进行混合，密封保存，得到第一组分；
第二步、将甲苯二异氰酸酯和聚酯多元醇B混合，在70-85℃反应1-2h，降温出料，密封保存，得到第二组分；
第三步、在40-60℃条件下，将第一组分、第二组分和增韧填料混合，注入模具中成型；
增韧填料通过如下步骤制备：
步骤A11、将碳纤维加入混合溶液中，加热至75℃，反应2h；反应结束后过滤，在40℃条件下干燥至恒重，干燥结束后加入二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺，在76℃条件下回流反应48h，得到酰氯化碳纤维；
步骤A12、将端羟基聚丁二烯和二氯甲烷混合，搅拌溶解后，在温度为25℃、氮气保护条件下，加入氢氧化钠，搅拌30min，然后加入三聚氯氰，保持温度不变，继续搅拌12h，得到改性剂；
步骤A13、将得到的酰氯化碳纤维加入N，N-二甲基甲酰胺中，加入改性剂和三乙胺，在80℃条件下反应24h，得到增韧填料。
2.根据权利要求1所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，聚酯多元醇A通过如下步骤制备：
将戊二酸、1，3-丙二醇和添加剂加入带有冷凝装置的反应釜中，在140℃条件下反应2h，然后将温度升为160℃，继续反应，至冷凝装置中的水不再增加时，加入二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至200℃反应4h，得到聚酯多元醇A。
3.根据权利要求1所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，步骤A11中混合溶液为去离子水、过硫酸钾和硝酸银按照用量比1L：0.1mol：0.005mol混合而成；碳纤维和混合溶液的用量比为1g：10mL；碳纤维、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为3g：15mL：1mL；步骤A12中端羟基聚丁二烯、二氯甲烷、氢氧化钠和三聚氯氰的用量比为10g：20mL：1.9g：7mmol；步骤A13中酰氯化碳纤维和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：10mL；酰氯化碳纤维、改性剂和三乙胺的用量比为5g：1.5g：1.2mL。
4.根据权利要求2所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，添加剂通过如下步骤制备：
将丙烯酰胺加入乙醚中搅拌溶解，然后向其中加入水杨醛，升温至65℃搅拌反应5h；然后加入异丙醇-铂，升温至90℃搅拌8h，然后加入四甲基二硅氧烷，反应24h，得到添加剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，丙烯酰胺和水杨醛的用量摩尔比为1：1；水杨醛和四甲基二硅氧烷的用量摩尔比为2.2：1；水杨醛和异丙醇-铂的用量质量比为1：0.04。
6.根据权利要求1所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，各物质的重量份为：聚酯多元醇A 100-110份、扩链剂10-15份、匀泡剂0.8-1份、催化剂1.2-1.4份、去离子水0.5-0.6份、甲苯二异氰酸酯150-160份、聚酯多元醇B 100-110份和增韧填料20-30份。
7.根据权利要求1所述的一种用于洗地机轮的环保型聚氨酯弹性体的生产工艺，其特征在于，扩链剂为乙二醇、匀泡剂为有机硅表面活性剂、催化剂为三乙烯二胺。
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