CN113929861B - 隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 - Google Patents

隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，属于聚氨酯弹性体技术领域。本发明所述的组合物包括A组分和B组分，按质量比100:28‑35混合，其中：A组分包括聚醚多元醇A、小分子扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、偶联剂和催化剂；B组分包括聚醚多元醇B和二异氰酸酯。本发明所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，用其制备的弹性体具有透明度高、隔热性好、硬度低、与PVC、PE手套基材粘接性高、开模速度快且无需高温后硫化且不含不环保的TDI、增塑剂、气味较大的扩链剂等的优点；同时本发明提供了一种简单便捷、易于工业化生产的制备方法。

Description

隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，属于聚氨酯弹性体 技术领域。
背景技术
聚氨酯弹性体是一种分子主链中含有较多氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的嵌段共聚高分 子材料。通常以聚醚或聚酯多元醇、异氰酸酯、扩链剂、交联剂、催化剂及少量助剂为原料 进行加聚反应而制得，是一种介于橡胶和塑料之间的高分子聚合材料，硬度范围广，且具有 良好的各项物化性能。
但在目前的配方体系中仍存在一些问题，专利CN201711448439.0采用高官能度聚醚组合 作为A料，尤其使用4官的NT403虽然可以提高体系弹性及手感，但是反应比例严重失调， 硬度仅仅在邵C20-50之间，使得体系整体脆性偏大，性能及韧性偏差，表面粘度过大，只适 合外部包覆一层薄膜的产品体系以减轻其表面粘度及韧性差的影响，专利CN201410111893.7 使用气味较大的植物油类多元醇及不环保原料TDI、粘度较大的聚酯多元醇为主原料，气味 较大的扩链剂3,5-二甲硫基甲苯二胺、及有致癌风险的3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺作为扩 链剂均对产品体系及下游应用产生不利影响，专利CN201910263559.6通过增塑剂的加入来调 整硬度，但对于低硬度聚氨酯弹性体，其表面粘性偏大，增塑剂用量偏大，存在迁移物质表 面风险，机械性能偏低，凝胶及开模速度偏慢等问题，导致其应用领域有所限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物， 用其制备的弹性体具有透明度高、隔热性好、硬度低、与PVC、PE手套基材粘接性高、开模 速度快且无需高温后硫化且不含不环保的TDI、增塑剂、气味较大的扩链剂等的优点，主要 应用于手套护垫、缓冲垫等需要隔热、低硬度、对材料机械性能要求高的材质领域；同时本 发明提供了一种简单便捷、易于工业化生产的制备方法。
本发明所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，包括A组分和B组分，A组分与B 组分按质量比100:28-35混合，其中：
A组分包括聚醚多元醇A、小分子扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、偶联剂和催化剂；
B组分包括聚醚多元醇B和二异氰酸酯；
所述聚醚多元醇A的数均分子量为650～3000，官能度为2、3或4，优选为2。
所述聚醚多元醇B的数均分子量为650～3000，官能度为2或3，优选为2。
优选的，小分子扩链剂的数均分子量为60～500，官能度为2或3，优选为2。
优选的，抗氧化剂为1010、1035、1076、1135或1024中的一种或多种。
优选的，光稳定剂为944、5050、783或5060中的一种或多种。
优选的，紫外线吸收剂为UV-1、UV-2、UV-328或UV-326中的一种或多种。
优选的，偶联剂为KH-550、KH-560、KH-540或KH-792中的一种或多种。进一步优选为KH-560。
优选的，催化剂为二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋或异辛酸锌中的一种或多种。
优选的，二异氰酸酯为MDI-100、MDI-50或液化MDI中的一种或多种。
优选的，包括以下质量份数的原料：
A组分：聚醚多元醇A 94.4％～97.9％、小分子扩链剂1％～2％、抗氧化剂0.1％～0.5％、 光稳定剂0.1％～0.5％、紫外线吸收剂0.3％～0.5％、偶联剂0.5％～1.5％、催化剂0.1％～0.6％；
B组分：聚醚多元醇B 30％～62.5％、二异氰酸酯37.5～70％。
所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)A组分：将原料聚醚多元醇A、小分子扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合，在95～110℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到50-60℃，依次加入偶联剂和催化剂，搅拌；
(2)B组分：由水分含量控制在0.05％以下的聚醚多元醇B与二异氰酸酯，在温度70～90℃条件下反应2～6h，得到异氰酸根含量为10％～20％的预聚物；
(3)A、B组分按重量比100:28-35的比例混合，在温度40-60℃下混合，浇注入80-100℃ 模具中，经5-10min脱模，常温硫化放置10-16h，即得所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体。
本发明通过优选官能度为2的特殊聚四氢呋喃类型的聚醚多元醇，来解决低硬度体系弹 性体低硬度及高强度问题，且该种原料组合使用，其透明性更优，开模速度更快；合适的小 分子扩链剂的引入，进一步提高弹性体的韧性及强度。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)本发明所述的聚氨酯弹性体具有隔热性能好、透明度高、硬度低且机械性能好、与基 材粘接性高、开模速度快且无需高温硫化的优点；
2)本发明提供的制备方法简单便捷、能耗低，且易于大规模工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
以下实施例，未做特殊说明，百分数均指质量百分数。
实施例中所述原料，未做特殊说明，均为市购。
实施例所用材料如下：
PPG330N：数均分子量5000，官能度为3，伯羟基含量75％，聚环氧丙烷醚三元醇；
NJ6209：数均分子量588，官能度为4；
MN500：数均分子量500，官能度为3，丙二醇与环氧丙烷合成的聚醚多元醇；
BDO：分子量90，官能度为2，丁二醇；
DEG：分子量106，官能度为2，二丙二醇；
PTMG650：数均分子量650，官能度为2，聚四氢呋喃醚二元醇；
PTMG1000：数均分子量1000，官能度为2，聚四氢呋喃醚二元醇；
PTMG2000：数均分子量2000，官能度为2，聚四氢呋喃醚二元醇；
MDI-100：二苯基甲烷二异氰酸酯；
103C：碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯；
T-1：二乙酸二丁基锡；
异辛酸铋：铋类催化剂；
异辛酸锌：锌类催化剂；
偶联剂：KH-560。
实施例1
A组分：数均分子量588的多元醇(NJ6209)1％，数均分子量2000的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG2000)96.8％和抗氧化剂(1076)0.5％、光稳定剂(944)0.3％、紫外线吸收剂(UV-1)0.3％在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，然后依次加入偶联剂KH-560 0.8％、催化剂异辛酸铋0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：以重量百分数计，由水分含量控制在0.05％以下的50％的数均分子量2000的 聚四氢呋喃醚多元醇PTMG2000与MDI-100，在温度80±10℃条件下反应3h，得到预聚物B组分。
A、B组分按重量比100:33的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经8min可脱模，常温硫化放置16h后即可得到硬度为邵A25高度透明表面 不粘低硬度聚氨酯弹性体。
实施例2
A组分：分子量106的小分子扩链剂(DEG)1％，数均分子量2000的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG2000)97.1％和抗氧化剂(1076)0.5％、光稳定剂(5050)0.3％、紫外线吸收剂(UV-328)0.3％在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，然后依次加入偶联剂KH-560 0.5％、催化剂异辛酸铋0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组 分。
B组分：以重量百分数计，由水分含量控制在0.05％以下的50％的数均分子量2000的 聚四氢呋喃醚多元醇PTMG2000与40％MDI-100，10％103C在温度80±10℃条件下反应4h， 得到预聚物B组分。
A、B组分按重量比100:32.5的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经8min可脱模，常温硫化放置14h后即可得到硬度为邵A26高度透明表 面不粘低硬度聚氨酯弹性体。
实施例3
A组分：数均分子量500的小分子扩链剂(MN500)2％，数均分子量2000的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG2000)75.6％，数均分子量1000的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG1000)20％和抗氧化剂(1010)0.5％、光稳定剂(944)0.5％、紫外线吸收剂(UV-1)0.3％在105±5℃，-0.095MPa 以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，然后依次加入偶联剂KH-5600.8％、催 化剂异辛酸铋0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：以重量百分数计，由水分含量控制在0.05％以下的46.5％的数均分子量2000的 聚四氢呋喃醚多元醇PTMG2000与53.5％MDI-100，在温度80±10℃条件下反应3h，得到预 聚物B组分。
A、B组分按重量比100:35的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经6min可脱模，常温硫化放置12h后即可得到硬度为邵A30高度透明低硬 度聚氨酯弹性体。
实施例4
A组分：分子量90的小分子扩链剂(BDO)1％，数均分子量2000的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG2000)86.8％、数均分子量650的聚四氢呋喃醚多元醇(PTMG650)10％和抗氧化 剂(1076)0.5％、光稳定剂(944)0.3％、紫外线吸收剂(UV-328)0.3％在105±5℃，-0.095MPa以 下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，然后依次加入偶联剂KH-560 0.8％、催化 剂异辛酸锌0.25％，T-1锡类催化剂0.05％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：以重量百分数计，由水分含量控制在0.05％以下的37％的数均分子量2000的 聚四氢呋喃醚多元醇PTMG2000，6.5％的数均分子量5000的聚环氧丙烷醚多元醇PPG330N 与50.8％MDI-100，5.7％103C，在温度80±10℃条件下反应3h，得到预聚物B组分。
A、B组分按重量比100:35的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经7min可脱模，常温硫化放置12h后即可得到硬度为邵A35高度透明低硬 度聚氨酯弹性体。
对比例1
A组分：多元醇组分：按照如下制备方法得到：以重量份计，分子量7000的聚环氧丙烷 醚多元醇(CHE-824)60，分子量为8000的聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚多元醇(CHE-280)40， 扩链剂EG 3.52，紫外线吸收剂UV-531 0.5，催化剂异辛酸汞0.05，催化剂A33 0.05，抗氧剂 1010 0.5，消泡剂BYK-066N 0.6，在100±10℃，真空度-0.1MPa下混合搅拌、抽真空。
B组分：异氰酸酯组分：按照如下制备方法得到：以重量百分数计，2官能度、分子量8000的聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚醚多元醇(CHE-280)82.4％，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)16.7％，碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100LL)0.9％，在80℃反应 2小时得到异氰酸根含量为5％的预聚物。
异氰酸酯组分与多元醇组分以1.1的扩链系数进行混合反应，混合温度45℃、模具温度 和固化温度均为常温，40min凝胶，室温停放24小时后脱模，室温放置168小时后得到聚氨 酯弹性体样品。
实施例1-4及对比例1制备得到的聚氨酯弹性体的性能测试见表1。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
A/B 100/33 100/32.5 100/35 100/35 100/133
开模时间(min) 8 8 6 7 1440
硬度(邵A) 25 26 30 35 26
透明性 水透 水透 水透 水透 -
粘接强度(MPa) 2.4 1.8 2.0 1.9 -
拉伸强度(MPa) 10 11 12 14 5.8
扯断伸长率％ 850 750 800 680 1169
耐黄变性 4-5 4-5 4-5 4-5 - 

Claims (7)

1.一种隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：包括A组分和B组分，A组分与B组分按质量比100:28-35混合，其中：
A组分包括聚醚多元醇A、小分子扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、偶联剂和催化剂；
B组分包括聚醚多元醇B和二异氰酸酯；
所述聚醚多元醇A的数均分子量为650～3000；
所述聚醚多元醇B的数均分子量为650～3000；
小分子扩链剂的数均分子量为60～500，官能度为2或3；
光稳定剂为944、5050、783或5060中的一种或多种；
二异氰酸酯为MDI-100、MDI-50或液化MDI中的一种或多种；
聚醚多元醇A和聚醚多元醇B均为聚四氢呋喃醚二醇。
2.根据权利要求1所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：抗氧化剂为1010、1035、1076、1135或1024中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：紫外线吸收剂为UV-1、UV-2、UV-328或UV-326中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：偶联剂为KH-550、KH-560、KH-540或KH-792中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：催化剂为二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋或异辛酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物，其特征在于：包括以下质量份数的原料：
A组分：聚醚多元醇A94.4％～97.9％、小分子扩链剂1％～2％、抗氧化剂0.1％～0.5％、光稳定剂0.1％～0.5％、紫外线吸收剂0.3％～0.5％、偶联剂0.5％～1.5％、催化剂0.1％～0.6％；
B组分：聚醚多元醇B30％～62.5％、二异氰酸酯37.5～70％。
7.一种权利要求1-6任一所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)A组分：将原料聚醚多元醇A、小分子扩链剂、抗氧化剂、光稳定剂和紫外线吸收剂混合，在95～110℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到50-60℃，依次加入偶联剂和催化剂，搅拌；
(2)B组分：由水分含量控制在0.05％以下的聚醚多元醇B与二异氰酸酯，在温度70～90℃条件下反应2～6h，得到异氰酸根含量为10％～20％的预聚物；
(3)A、B组分按重量比100:28-35的比例混合，在温度40-60℃下混合，浇注入80-100℃模具中，经5-10min脱模，常温硫化放置10-16h，即得所述的隔热透明低硬度聚氨酯弹性体。
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