CN114478972A - 减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚氨酯弹性体的制备技术领域，具体涉及一种生减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法。所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，由A组分和B组分混合制成；A组分百分含量的原料组成为：聚醚多元醇A，聚醚多元醇B，植物油多元醇，增塑剂，抗老化剂％，催化剂；B组分质量百分含量的原料为：聚醚多元醇C，异佛尔酮二异氰酸酯，MDI，增塑剂；B组分为异氰酸根质量含量为15％～22％的预聚物。本发明提供一种减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，具有高阻尼性，体系无填料加入，产品稳定性好。

Description

减震垫用高阻尼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的制备技术领域，具体涉及一种生减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

现代生活中，汽车、高铁等成为人们出行的主要出行方式，但在汽车、高铁行进过程中由地面状况和零部件运动产生的震动会极大影响人们乘坐的舒适性；一些精密仪器只有在稳定的环境下才有精确的测试结果，震动会对测试结果造成较大的影响，解决以上问题有多种方法，其中减震垫是最常见也是应用广泛的减震工具。

减震垫材料的滞后和内摩擦特性通常用损耗因子表示，损耗因子越大，橡胶的阻尼和生热越显著，减震效果越明显。以"耐磨橡胶"著称的聚氨酯具有优异的弹性，抗摩擦性，高强度以及耐油性等优点，但是作为研究最早的阻尼材料之一，由于现有聚氨酯的有效阻尼温域较窄，因而在实际应用中不能充分发挥其阻尼作用而受到限制。目前市面上销售的减震垫主要材料依然是橡胶，聚氨酯类材料也需要通过添加阻尼填料等方式才能达到要求，但添加填料带来的负面影响也较多。

CN113583214A公开了一种慢回弹高阻尼软质聚氨酯泡沫及其制备方法，采用A组分与B组分组合形式制成，A组分包括聚醚多元醇、超支化聚醚多元醇、超支化聚酯多元醇、发泡剂和发泡助剂；所述的聚醚多元醇的羟值为30～190mgKOH/g，粘度为100～1200mpa.s，分子量为300～3000，水分含量≤0.15％，超支化聚醚多元醇羟值为65～240mgKOH/g，粘度为100～1300mpa.s，分子量为350～3700，支化度为0.15～0.65，水分含量≤0.15％。其制备的慢回弹高阻尼聚氨酯泡沫力学性能优异，具有慢回弹性能和高阻尼性能，可以满足现在市场中对鞋垫、护具、器材保护的更高性能要求，但是产品为发泡产品，发泡后阻尼效果提高但力学性能方面远低于未发泡产品。

CN112457467A公开了一种高阻尼热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，制备原料包括A/B组分，A组分包括聚酯型二醇、抗氧剂、催化剂、光稳定剂，B组分为异氰酸酯，得到高阻尼热塑性聚氨酯弹性体。得到的弹性体阻尼性能好，生产工艺简单，可控性强，但是产品为热塑性产品生产需要特殊工艺设备，常温或低温条件下无法使用。

CN109824845A公开了一种高阻尼聚氨酯减振弹性材料及其制备方法，弹性材料由A和B两组分组成，A组分包括二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇A，B两组分包括聚醚多元醇C、含侧链位阻胺、扩链剂、匀泡剂DC193C、水发泡剂、A33催化剂，聚醚多元醇A为数均分子量为1000-5000的聚氧化丙烯二醇，聚醚多元醇C为数均分子量为2000-6000的聚氧化丙烯三醇，制备的产品具有较宽温域的阻尼性能，能够在外界不同温度环境下保持良好的减振回弹，有效解决减振材料的耐久性问题，但产品也属于发泡产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，具有高阻尼性，体系无填料加入，产品稳定性好，综合性能优异。

本发明所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，由A组分和B组分按100:(55-90)的质量比混合制成；

A组分由以下质量百分含量的原料组成：

B组分由以下质量百分含量的原料制成：

B组分为异氰酸根质量含量为15％～22％的预聚物。

聚醚多元醇A为数均分子量为90～150，官能度为2、3或4的聚醚多元醇。

聚醚多元醇B为数均分子量为400～3000，官能度为2、3或4的聚醚多元醇。

聚醚多元醇C数均分子量为1000～2000，官能度为2的聚醚多元醇。

MDI为MDI-50、MDI-100、液化MDI中的一种。

增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯中的一种或多种。

抗老化剂为UV-531、UV-02、UV-01、1010、1076中的一种或多种。

催化剂为有机铋类催化剂、异辛酸铅、异辛酸锌中的一种或多种，优选为有机铋类和异辛酸锌催化剂。

植物油多元醇优选为蓖麻油多元醇，进一步优选为聚己二酸蓖麻油酯多元醇。

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、植物油多元醇、增塑剂混合，在95～110℃，压力为-0.095MPa以下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至50～60℃，依次加入抗老化剂、催化剂，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将聚醚多元醇C、异佛尔酮二异氰酸酯、MDI、增塑剂混合，在80～100℃下反应3～12h，得到异氰酸根质量含量为15％～22％的预聚物，即B组分；聚醚多元醇C的水分控制在0.05％以下；

(3)将A组分和B组分在30～35℃下混合，浇注入30～35℃的模具中，10～15min脱模，常温硫化放置10～16h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)本发明的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，通过引入小分子多元醇、植物油多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯增加材料体系滞后特性，增加体系阻尼系数，提高聚氨酯减震效果；

(2)本发明的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，不添加任何阻尼填料，体系稳定性好，该聚氨酯弹性体高阻尼，损耗因子＞0.4；

(3)本发明的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，适用于常温固化，产品硬度50-70A，工艺简单合理，易于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。

以下实施例，未做特殊说明，百分数均指质量百分数。

实施例与对比例中所述原料，未做特殊说明，均为市购。

所用原料如下：

聚醚多元醇PPG2000：数均分子量2000，官能度为2，为聚环氧丙烷醚二元醇；

聚醚多元醇DPG：数均分子量134，官能度为2，为二丙二醇；

蓖麻油多元醇：聚己二酸蓖麻油酯多元醇；

聚醚多元醇MN3050D：数均分子量3000，官能度为3，为聚环氧丙烷醚三元醇；

增塑剂DOTP：对苯二甲酸二辛酯；

MDI为改性MDI，型号CD-C：改性二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，生产厂家为德国科思创公司；

异佛尔酮二异氰酸酯IPDI，生产厂家为德国科思创公司；

有机铋催化剂BICAT8118；生产厂家为美国领先化学；

抗老化剂1076：生产厂家德国巴斯夫公司；

实施例1

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为10％的聚醚多元醇DPG、57.2％的聚醚多元醇MN3030D、27％的蓖麻油多元醇、5％的增塑剂DOTP混合，在100℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为0.5％的抗老化剂1076、0.3％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为17.8％的聚醚多元醇PPG2000、21.6％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、50.5％的改性MDI CD-C、10.1％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为22％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:55的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

实施例2

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为13％的聚醚多元醇DPG、51％的聚醚多元醇MN3050D、20％的蓖麻油多元醇、13％的增塑剂DOTP混合，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为2％的抗老化剂1076、1％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为37.3％的聚醚多元醇PPG2000、15.8％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、36.9％的改性MDI CD-C、10％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为15％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:80的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

实施例3

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为12％聚醚多元醇DPG、37.2％的聚醚多元醇MN3050D、30％的蓖麻油多元醇、20％的增塑剂DOTP混合，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为0.5％的抗老化剂1076、0.3％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为17.1％的聚醚多元醇PPG2000、7.5％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、67.4％的改性MDI CD-C、8％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为22％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:60的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

实施例4

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为17％聚醚多元醇DPG、40％的聚醚多元醇MN3050D、30％的蓖麻油多元醇、10％的增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯混合，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为抗老化剂1％的UV-531、1％的UV-02、1％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为25％的聚醚多元醇PPG2000、15.8％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、49.2％的改性MDI CD-C、10％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为15％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:90的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

实施例5

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为11％聚醚多元醇DPG、48.2％的聚醚多元醇MN3050D、25％的蓖麻油多元醇、15％的增塑剂DOTP，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为0.5％的抗老化剂1076、0.2％的催化剂BICAT8118、0.1％异辛酸锌催化剂，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为20.3％的聚醚多元醇PPG2000、7％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、60.7％的MDI-100、12％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为20％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:60的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

实施例6

所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为17％聚醚多元醇DPG、42.2％的聚醚多元醇MN3050D、30％的蓖麻油多元醇、10％的增塑剂DOTP混合，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为0.5％的抗老化剂1076、0.3％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为33.3％的聚醚多元醇PPG1000、14.2％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、42.5％的改性MDI CD-C、10％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为15％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:60的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，常温硫化放置10h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。

对比例1

一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

A组分：将质量分数为30％的蓖麻油多元醇、12％的聚醚多元醇DPG、37.2％的聚醚多元醇MN3050D，10％的增塑剂DOTP，10％的片状云母片，在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入0.5％的1076和0.3％BICAT8118，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分；

B组分：将质量百分数为15.1％的聚醚多元醇PPG2000、7.5％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、67.4％的改性MDI CD-C、8％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为22％的预聚物，即B组分；

A、B组分按重量比100:60的比例混合，在温度35℃下混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，经15min脱模得到聚氨酯弹性体。

对比例2

一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分：将质量分数为45％的聚醚多元醇MN500(分子量为500，官能度3，生产厂家为蓝星东大化工)、34.2％的聚醚多元醇MN3050D，20％的增塑剂DOTP，在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入0.5％的1076和0.3％BICAT8118，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分；

(2)B组分：B组分的制备：将质量百分数为22.6％的聚醚多元醇PPG2000、67.4％的改性MDI CD-C、10％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为22％的预聚物，即B组分；

(3)A、B组分按重量比100:60的比例混合，在温度35℃下混合均匀，迅速浇注入35℃模具中，经15min脱模得到聚氨酯弹性体。

对比例3

一种聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将质量分数为63.2％的聚醚多元醇MN3050D、16％聚醚多元醇DPG、、20％的增塑剂DOTP混合，在105℃，压力为-0.095MPa下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至55±5℃，依次加入质量分数为0.5％的抗老化剂1076、0.3％的催化剂BICAT8118，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将质量百分数为15.1％的聚醚多元醇PPG2000、7.5％的异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、67.4％的改性MDI CD-C、10％增塑剂DOTP，在90℃下反应8h，得到异氰酸根质量含量为22％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分按重量比100:60的比例，在35℃下混合，迅速浇注入35℃的模具中，15min后脱模，得到聚氨酯弹性体。

将实施例1-6和对比例1-3制得的聚氨酯弹性体根据GB/T 531.1-2008标准，检测其硬度，稳定性，损耗因子，检测结果如表1所示；

表1 检测结果

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，由A组分和B组分按100:(55-90)的质量比混合制成；

A组分由以下质量百分含量的原料组成：

B组分由以下质量百分含量的原料制成：

B组分为异氰酸根质量含量为15％～22％的预聚物。

2.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，聚醚多元醇A为数均分子量为90～150，官能度为2、3或4的聚醚多元醇。

3.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，聚醚多元醇B为数均分子量为400～3000，官能度为2、3或4的聚醚多元醇。

4.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，聚醚多元醇C数均分子量为1000～2000，官能度为2的聚醚多元醇。

5.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，MDI为MDI-50、MDI-100、液化MDI中的一种。

6.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，抗老化剂为UV-531、UV-02、UV-01、1010、1076中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体，其特征在于，催化剂为有机铋类催化剂、异辛酸铅、异辛酸锌中的一种或多种。

9.一种权利要求1-8中任一项所述的减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、植物油多元醇、增塑剂混合，在95～110℃，压力为-0.095MPa以下，脱水至水分质量含量小于0.05％，然后降温至50～60℃，依次加入抗老化剂、催化剂，搅拌融化后，得到聚合物A组分；

(2)B组分的制备：将聚醚多元醇C、异佛尔酮二异氰酸酯、MDI、增塑剂混合，在80～100℃下反应3～12h，得到异氰酸根质量含量为15％～22％的预聚物，即B组分；

(3)将A组分和B组分在30～35℃下混合，浇注入30～35℃的模具中，10～15min脱模，常温硫化放置10～16h后，得到减震垫用高阻尼聚氨酯弹性体。