CN1441816A - 适于室温铸塑提供高性能聚氨酯弹性体的液体稳定的mdi预聚物和液体稳定的固化剂体系 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体稳定的MDI预聚物和液体稳定的固化剂体系,其适于室温铸塑,并在室温固化状态下,提供高性能低收缩聚氨酯弹性体。本发明还涉及预聚物和固化剂组分、弹性体本身以及独立地包装的预聚物组分和以单一单元或试剂盒形式提供的辅助固化剂组分。
Description
发明背景
技术领域
适于室温铸塑提供高性能聚氨酯弹性体的液体稳定的MDI预聚物和液体稳定的固化剂体系。
现有技术
现有技术的研究表明存在许多预聚物和许多固化剂,但无一适于室温铸塑,提供高性能聚氨酯弹性体,特别是具有显著低收缩特征的这种弹性体,其中预聚物和固化剂体系二者在室温下均是液体或半液体且稳定,和其中固化剂也可在室温下进行固化,和完全不含TDI且仅依赖MDI作为预聚物中提供异氰酸酯成分的这种体系少得多。
发明目的
本发明的一个目的是提供液体稳定的MDI预聚物和液体稳定的固化剂体系,它特别适于室温铸塑和在室温固化状态下提供高性能聚氨酯弹性体,弹性体本身,以及预聚物及其辅助固化剂的商业组合单独但作为一个单元或试剂盒一起包装。本发明的目的在下文中将变得显而易见。
发明概述
我们认为,要求保护的本发明特别包括单独的下述内容或其组合:
一种室温液体稳定的预聚物(P),它是以下a)、b)和c)的反应产物
a)亚甲基二苯基异氰酸酯或亚甲基二苯基异氰酸酯和约500-1000当量聚四亚甲基醚二醇或聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇或三醇,其NCO残基至少为21%,
b)约500-1000当量的聚四亚甲基醚二醇,和
c)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇或聚氧化丙烯三醇,
在预聚物(P)中的重量百分数约为32-72%的(a),约52-22%的(b)和约6-15%的(c),和在预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为6-18wt%,
预聚物(P)在室温下的粘度约为1200-26000cps,
其中预聚物(P)在室温下可固化和可铸塑以提供高性能聚氨酯弹性体;
这种预聚物(P),其中预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为11.5-13.5wt%,和其中预聚物(P)的室温粘度约为3500-5000cps;
这种预聚物(P),其中a)是亚甲基二苯基异氰酸酯;
这种预聚物(P),其中c)是约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇或约1300-2000当量的聚氧化丙烯三醇;
这种预聚物(P),其中(a)是液体脲酮亚胺(uretonimine)改性的亚甲基二苯基异氰酸酯;
这种预聚物(P),其中b)具有约500当量;
这种预聚物(P),其中b)具有约1000当量;
这种预聚物(P),其中a)是事先制备的亚甲基二苯基异氰酸酯与约500-1000当量的聚四亚甲基醚二醇的反应产物;
这种预聚物(P),其中a)是事先制备的亚甲基二苯基异氰酸酯与约500-1000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇的反应产物;
这种预聚物(P),它可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%;
这种预聚物(P),它可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%;
这种固化的预聚物(P),其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%;
这种预聚物(P),它可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%。从而在室温下混合并固化7天后,得到具有下述性质的固化的聚氨酯弹性体:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1300-2700psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约250-700%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约140-400pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约20-100pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约45-65%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约70-95
凝胶时间(25℃) 约14-40分钟;
这种预聚物(P),其中在预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为11.5-13.5wt%,和其中预聚物(P)的室温粘度约为3500-5000cps,并可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%,和室温粘度约为300-50000cps,从而在室温下混合并固化7天后,得到具有下述性质的固化的聚氨酯弹性体:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1300-2700psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约250-700%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约140-400pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约20-100pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约45-65%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约70-95
凝胶时间(25℃) 约14-40分钟;
这种固化的预聚物,其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%;
这种固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量最多13%的用量存在;
这种固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量约2-7%的用量存在;
这种预聚物(P),其中a)、b)和c)的重量百分数分别约为54%、约36%和约10%;
与适当化学计量当量的固化剂一起固化的这种预聚物(P),所述固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有11.5-13.5%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别约54wt%,13wt%,10wt%,15wt%,8wt%,0.005wt%和0.006wt%;
这种固化的预聚物(P),其中固化剂的室温粘度约为3000-5000cps,和比重约为1.05-1.08;
这种固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量最多13%的用量存在;
这种固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量约2-7%的用量存在;
这种固化的预聚物(P),其中在室温下混合并固化7天后的性质如下:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1550psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约500%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约250pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约45pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约55%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约80
凝胶时间(25℃) 约20-30分钟;
这种固化的预聚物(P),其中脱气助剂是乳化硅油;
这种固化的预聚物(P),其中催化剂是三亚乙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物;
这种固化的预聚物(P),其中脱气助剂是乳化硅油和催化剂是三亚乙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物。
此外,含独立包装的预聚物(P)和独立包装的固化剂的试剂盒,所述固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%;
这种试剂盒,其中固化剂的室温粘度约为300-50000cps,和比重约为1.02-1.15;
含单独包装的预聚物(P)和单独包装的固化剂的试剂盒,其中预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为11.5-13.5wt%,和其中预聚物(P)的室温粘度约为3500-5000cps,其中固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%,和室温粘度约为300-50000cps;
这种试剂盒,其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%;
这种试剂盒,其中固化剂基本上由所述组分的下述大致百分数:54%,13%,10%,15%,8%,0.005%和0.006%组成,以及室温粘度约为3000-5000cps和比重约为1.05-1.08;
这种试剂盒,其中预聚物中的a)、b)和c)的重量百分数分别约为54%、约36%和约10%;和
这种试剂盒,其中固化剂中的脱气助剂是乳化硅油,和催化剂是三亚乙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物;
发明概述
组分说明:
A.预聚物(P)部分
用分子量在1000与6000之间且羟基官能度约2.0-3.0的聚四亚甲基醚二醇或聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或混合的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇或三醇代表在体系的预聚物部分中所使用的多元醇组分。代表性多元醇组分是:
分子量在1000与2800之间且官能度约2.0的聚四亚甲基醚二醇,如PTMEG 2000或等价的Q02000TM或Terathane2000TM。可使用的其它产品包括PTMEG 1000、Great Lakes QO1000TM或DuPontTerathane1000TM。进一步的替代物包括分子量从1000到2000、官能度约2.0的聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或混合的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇。这些替代物的实例包括Arch Poly-G 20-56TM、Arch Poly-G55-112TM、Bayer Multranol 3600TM、Lyondell Acclaim 2220 TM、Dow Voranol 220-056TM和本领域技术人员熟悉的其它多元醇,如:
分子量约4200-6000和官能度约3.0的聚醚多元醇,其中包括低饱和度的聚醚,如Lyondell Acclaim 6320TM在内。可使用的其它产品包括Arch Poly-G 85-28TM、Arch Poly-G 30-28TM、Arch Poly-L 385-29TM或Dow Voranol 230-027TM。进一步的替代物包括分子量从4200到6000和官能度约3.0的聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或混合的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,这是本领域技术人员熟悉的。
在体系的预聚物部分中所使用的异氰酸酯组分是官能度约2.0-2.1的二苯甲烷二异氰酸酯。该预聚物以纯亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI)如获自Bayer的Mondur MTM或获自Huntsman的Rubinate 44TM或其等价物为基础,或事先制备的基于MDI与分子量(Mw)1000或2000的聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)的异氰酸酯封端的预聚物。这些预聚物的实例包括,但不限于获自Bayer的Mondur ME230TM和获自Huntsman的Rubinate 1027 TM。适用的其它异氰酸酯功能材料包括通常称为Mondur CDTM(获自Bayer)、Rubinate 1680TM(获自Huntsman)或Isonate2143LTM(获自Dow)和其它等价物的uretonimine改性的亚甲基二苯基异氰酸酯。我们也评价并发现可接受以与Mw为1000和2000的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇反应的亚甲基二苯基异氰酸酯为基础的预聚物。这些材料因这些商标如获自Dow的Isonate 2181TM、获自Bayer的Mondur MP210TM、获自Huntsman的Rubinate 1209TM和Rubinate1790TM而被人了解。
预聚物有利地具有约1200-26000cps的室温粘度。特别当预聚物中的NCO残基的百分数优选11.5-13.5%NCO,还优选3500-5000cps的粘度。
B.固化剂(C)部分
在体系的固化剂部分中所使用的多元醇组分是分子量在2000和6000之间且羟基官能度约为2.0-3.0的聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或混合的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇或三醇。代表性多元醇组分是:
可商购的低饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇和二醇,其分子量约2000-6000,和官能度在约2.0与3.0之间,如LyondellAcclaim 6320TM和Acclaim 2220TM。可使用的其它产品包括Arch Poly-L385-29TM、Poly-L 255-50TM、Poly-G 85-28TM、30-28TM、55-56TM、DowVoranol 220-028TM和230-027TM。进一步的替代物包括分子量从2000到6000和官能度约2.0-3.0的聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或混合的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇和三醇,这是本领域技术人员熟悉的。
固化剂部分有利地具有约300-50000cps,特别是4000-5000cps的室温粘度,和最有利地具有约1.02-1.15,和特别是1.05-1.08的比重。
交联剂:交联剂或增链剂具有约50与250之间的分子量,和约2.0的羟基官能度,进而具有约25-125的当量,如1,4-BDO或MPDiol。一些实例是:丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、乙二醇基交联剂如DEG(二乙二醇)和TEG(三乙二醇)、丙二醇基交联剂如DPG(二丙二醇)或这些组分的组合或本领域技术人员熟悉的其它已知交联剂。
催化剂:可以以有效的聚氨酯-催化量使用任何有效的聚氨酯/聚氨酯-诱导的催化剂或通常用于聚氨酯生产的催化剂类型的组合。叔胺和有机金属催化剂是特别合适的。合适的催化剂的一些实例是含锡(如二丁基锡二月桂酸酯)、铋(如新癸酸铋)或锌(如辛酸锌)的那些,叔胺的一些实例是:三亚乙基二胺、2,3-二甲基氢化嘧啶和N,N’-二吗啉基二乙基醚。使用有效量的催化聚氨酯的催化剂,以获得所需的反应框架(profile)和有效期。金属催化剂对该产物作用良好,但叔胺和催化剂的组合也提供可接受的产物。在下述实施例中使用代表性的催化剂和催化剂的组合,和另外的合适的催化剂在美国专利5554713中被公开。
固化剂中的预聚物:如前所定义的室温液体稳定的预聚物(P),即它是以下a)、b)和c)的反应产物
a)亚甲基二苯基异氰酸酯或亚甲基二苯基异氰酸酯预聚物和约500-1000当量的MDI聚四亚甲基醚二醇或聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇或三醇,其具有至少21%的NCO残基,
b)约500-1000当量的聚四亚甲基醚二醇,和
c)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇或聚氧化丙烯三醇,
在预聚物(P)中的重量百分数约为32-72%的(a),约52-22%的(b)和约7-15%的(c),和在预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为6-18wt%,
预聚物(P)在室温下的粘度约为1200-26000cps。一些商购的亚甲基二异氰酸酯是纯的MDI和脲酮亚胺改性的MDI。预聚物中固化剂的用量为0-30,优选10-20,和有利地约15-17wt%的固化剂。
稀释剂:任何合适的与聚氨酯相容的材料包括,但不限于邻苯二甲酸烷基酯如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸烯丙基苄酯;丁酸酯如异丁酸异丁酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯;磷酸酯如三苯基磷酸酯或三丁基磷酸酯;和己二酸酯如二辛基己二酸酯。进一步的实例包括二苯甲酸二丙二醇酯、二苯甲酸二乙二醇酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯和琥珀酸二甲酯。由此稀释剂可以是任何合适的与聚氨酯相容的材料,其中包括,但不限于邻苯二甲酸酯、己二酸酯或磷酸酯基稀释剂如二异丁基邻苯二甲酸酯或异丁基丁酸酯,好的实例是Velsicol的BenzoflexTM988SG或Solutia的SanticizerTM 160或261,或本领域技术人员熟悉的其它材料。固化剂中的稀释剂量为0-30,优选5-15,和有利地约7-9wt%的固化剂。
脱气剂:工业上典型地使用,以消除或降低聚氨酯产物中气泡形成的任何脱气剂。可使用含硅氧烷作为表面张力抑制剂的典型材料。这些材料的一些实例是OSI的SAG 47TM、Furane Product的AiroutTM和Ciba-Giegy的X-AirTM。可以使用本领域技术人员已知的其它消泡剂。
发明详述
仅通过阐述方式给出下述实施例。它们不应解释为对本发明的限制。在室温(约77°F)下进行所有固化剂实施例和聚氨酯制备实施例。
预聚物的间歇加工方法
首先是加工预聚物的典型方法的实施例,接下来是替代预聚物的重量和测量的其它实施例。
预聚物实施例1(P1)
通过向清洁的玻璃反应器中引入812g Rubinate 1027TM制备约1/2加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Rubinate 1027TM是由Rubinate 44TM和分子量约1000的聚四亚甲基醚二醇生产的商业预聚物,提供平均官能度为2.0和平均分子量为154的26.5-27.5%NCO封端的异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入546.2gTerathane 2000TM。Terathane 2000TM是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入154gAcclaim 6320TM。Acclaim 6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将这些组分经约10-15分钟混合均匀,同时通过Thermowatch TM温度测量和控制设备来监控液体的温度。组分的加入顺序不是特定的,和可在加入到反应器之前将一些成分混合。向反应烧瓶的外表面施加加热罩,和在40%设定处,在可变的自耦变压器辅助下开始加热烧瓶。将ThermowatchTM的设定值调节到177°F。监控反应组分的温度,直到其达到177°F,然后开始预聚物完成的计时。在反应液体达到177°F后约1小时,取出液体样品,用于NCO确定。预聚物的%NCO的确定参照ASTM D2572。约每1小时持续取样确定%NCO,直到样品之间的%NCO的变化不大于0.5%和在0.2点的理论%NCO内。在该点处,在约28英尺汞柱的真空下使预聚物脱气,关掉加热罩、搅拌器和氮气保护层,并在氮气下将预聚物转移到密闭的容器中。将预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物,其粘度为4100cps和比重为1.09。
预聚物加工的进一步实施例使用相同的制造步骤,同时在各实施例中规定其具体差别。
预聚物实施例2(P2)
通过向清洁的玻璃反应器中引入486.1gMondur CDTM制备约1/4加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Mondur CDTM是商购的uretonimine改性的Mondur MTM,提供NCO官能度约为2.10和分子量为142的室温液体异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入406.2gTerathane2000TM。Terathane 2000TM是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入108gAcclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将该预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物。
预聚物实施例3(P3)
通过向清洁的玻璃反应器中引入2861g RubinateTM 1027制备约1加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。RubinateTM1027是由RubinateTM44和分子量约1000的聚四亚甲基醚二醇生产的商业预聚物,提供平均官能度为2.0和平均分子量为154的27%NCO封端的异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入888.4gTerathaneTM2000。TerathaneTM2000是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入250.6gAcclaimTM6320。AcclaimTM6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将这些组分经约10-15分钟混合均匀,同时通过ThermowatchTM温度测量和控制设备来监控液体的温度。向反应烧瓶的外表面施加加热罩,和在40%设定处,在可变的自耦变压器辅助下开始加热烧瓶。将ThermowatchTM的设定值调节到177°F。监控反应组分的温度,直到其达到177°F,然后开始预聚物完成的计时。在反应液体达到177°F后约1小时,取出液体样品,用于NCO确定。预聚物的%NCO的确定参照ASTMTM D2572。约每1小时持续取样确定%NCO,直到样品之间的%NCO的变化不大于0.5%和在0.2点的理论%NCO内。在该点处,在约28英尺汞柱的真空下使预聚物脱气,关掉加热罩、搅拌器和氮气保护层,并在氮气下将预聚物转移到密闭的容器中。将预聚物冷却到室温过夜,和得到平均18%NCO的预聚物,其粘度为1280cps和比重为1.119。
预聚物实施例4(P4)
通过向清洁的玻璃反应器中引入1310.3g RubinateTM 1027制备约1加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。RubinateTM 1027是由RubinateTM 44和分子量约1000的聚四亚甲基醚二醇生产的商业预聚物,提供平均官能度为2.0和平均分子量为154的27%NCO封端的异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入2099.4gTerathaneTM 2000。TerathaneTM 2000是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入590.2gAcclaim TM6320。AcclaimTM6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将这些组分经约10-15分钟混合均匀,同时通过ThermowatchTM温度测量和控制设备来监控液体的温度。向反应烧瓶的外表面施加加热罩,和在40%设定处,在可变的自耦变压器辅助下开始加热烧瓶。将ThermowatchTM的设定值调节到177°F。监控反应组分的温度,直到其达到177°F,然后开始预聚物完成的计时。在反应液体达到177°F后约1小时,取出液体样品,用于NCO确定。使用ASTMTM D2572,确定预聚物的%NCO。约每1小时持续取样确定%NCO,直到样品之间的%NCO的变化不大于0.5%和在0.2点的理论%NCO内。在该点处,在约28英尺汞柱的真空下使预聚物脱气,关掉加热罩、搅拌器和氮气保护层,并在氮气下将预聚物转移到密闭的容器中。将预聚物冷却到室温过夜,和得到平均6.0%NCO的预聚物,其粘度为26000cps和比重为1.06。
预聚物实施例5(P5)
通过向清洁的玻璃反应器中引入911g Mondur ME230TM制备约1/2加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Mondur ME230TM是由Mondur MTM和分子量约1000的聚四亚甲基醚二醇生产的商业预聚物,提供平均官能度为2.0和平均分子量为182的23%NCO封端的异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入436.3gTerathane 2000TM。Terathane 2000TM是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入153.3g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将该预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物。
预聚物实施例6(P6)
通过向清洁的玻璃反应器中引入462.48g预熔化的Mondur MTM制备约1/4加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Mondur MTM是获自BayerChemicals的纯亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI),其%NCO为33.6,分子量约250,和平均官能度为2.0。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入486gTerathane 2000TM。Terathane 2000TM是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入114g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将该预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物。
预聚物实施例7(P7)
通过向清洁的玻璃反应器中引入486.1g Mondur CDTM制备约1/4加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Mondur CDTM是商购的uretonimine改性的Mondur MTM,提供NCO官能度约为2.10和平均分子量约为142的室温液体异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入406gAcclaim 2220TM。Acclaim 2220TM是平均官能度为2.0和分子量2000的低不饱和度聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入108.1g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。将该预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物。
预聚物实施例8(P8)
通过向清洁的玻璃反应器中引入537g Rubinate 1027TM制备约1/4加仑预聚物的实验混合物。使用干燥的氮气保护液体,和通过机械混合设备开始温和的搅拌混合。Rubinate 1027TM是由Rubinate 44TM和分子量约1000的聚四亚甲基醚二醇生产的商业预聚物,提供平均官能度为2.0和平均分子量为154的29.5%NCO封端的异氰酸酯。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入361.1gTerathane 2000TM。Terathane2000TM是平均官能度为2.0和分子量2000的聚四亚甲基醚二醇。在氮气保护下,在恒定搅拌下,向其中引入101.9gPoly-G30-28TM。Poly-G30-28TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的三醇。将预聚物冷却到室温过夜,和得到平均12.5%NCO的预聚物。
固化剂的间歇工艺方法
首先是加工固化剂的方法的实施例,接下来是替代固化剂的重量和测量实施例。
固化剂实施例1(C1)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Lyondell Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.18g新癸酸铋20%。新癸酸铋是获自ShepherdChemicals的在固化聚氨酯工业中使用的聚氨酯催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例2(C2)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Lyondell Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入2.60g KE 9362TM。KE 9362TM是在固化聚氨酯工业中使用的在三亚乙基二胺和二丙二醇混合物中含2,3-二甲基四氢嘧啶的专用聚氨酯催化剂,它获自Rhein-Chemie。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例3(C3)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Lyondell Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim 6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.160g BiCat 8TM。BiCat 8TM是在固化聚氨酯工业中使用的聚氨酯催化剂,它获自Shepherd Chemicals,和它是由等量新癸酸铋和新癸酸锌组成的混合物。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例4(C4)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入1.52g Toyocat F-10TM。F-10TM是在固化聚氨酯工业中使用的含二甲基咪唑的聚氨酯催化剂,它获自Tosoh Chemicals。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例5(C5)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.80g TD-33TM。TD-33TM是在固化聚氨酯工业中使用的三亚乙基二胺催化剂,它获自Texaco或Focus Chemicals。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例6(C6)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.80g SUL-4TM。SUL-4TM是在固化聚氨酯工业中使用的二丁基锡二月桂酸酯金属催化剂,它获自CKWitco。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例7(C7)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Lyondell Acclaim 2220TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Acclaim 2220TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Acclaim 6320TM。Acclaim6320TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.32g TD-33TM和1.0gKE 9362TM。TD-33TM是获自Texaco Chemicals的三亚乙基二胺催化剂,和KE 9362TM是在固化聚氨酯工业中使用的在三亚乙基二胺和二丙二醇混合物中含2,3-二甲基四氢嘧啶的专用聚氨酯催化剂,它获自Rhein-Chemie。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例8(C8)
通过向清洁的1加仑容器中引入2800g Arch Poly-G 55-56TM制备约1加仑预聚物的实验混合物。Poly-G 55-56TM是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入600g Poly-G 85-29TM。Poly-G 85-29TM是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入600g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在反应器内,向其中引入0.2g SAG 47TM。Sag 47TM是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内引入0.32g TD-33TM和1.0gKE9362TM。TD-33TM是获自Texaco Chemicals的三亚乙基二胺催化剂,和KE 9362TM是在固化聚氨酯工业中使用的在三亚乙基二胺和二丙二醇混合物中含2,3-二甲基四氢嘧啶的专用聚氨酯催化剂,它获自Rhein-Chemie。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生550cps的粘度。
固化剂实施例9(C9)
通过向清洁的1加仑容器中引入2153.6g AcclaimTN2220制备约1加仑预聚物的实验混合物。AcclaimTM2220是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入523.2g AcclaimTM6320。AcclaimTM 6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入400g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在容器内均化这些成分。在反应器内,在恒定的搅拌下,向其中引入615.3g预聚物P1。将该混合物经约3小时升温到80℃的温度,以促进固化剂与预聚物之间的反应完成。在反应器内,向其中引入307.6gSanticizerTM 160。SanticizerTM 160是可商购的邻苯二甲酸烷基苄酯。在反应器内,向其中引入0.2g SAGTM 47。SagTM 47是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内加入0.2g新癸酸铋20%。新癸酸铋20%是获自Shepherd Chemicals的商业催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生3980cps的粘度。
固化剂实施例10(C10)
通过向清洁的1加仑容器中引入1400g AcclaimTM 2220制备约1加仑预聚物的实验混合物。AcclaimTM 2220是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入560g Acclaim 6320。AcclaimTM 6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入840g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在容器内均化这些成分。在反应器内,在恒定的搅拌下,向其中引入1200g预聚物P1。将该混合物经约3小时升温到80℃的温度,以促进固化剂与预聚物之间的反应完成。在反应器内,向其中加入0.2g SAGTM47。SagTM 47是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内加入0.2g新癸酸铋20%。新癸酸铋20%是获自Shepherd Chemicals的商业聚氨酯催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生50000cps的粘度。
固化剂实施例11(C11)
通过向清洁的1加仑容器中引入2332.8g AcclaimTM2220制备约1加仑预聚物的实验混合物。AcclaimTM2220是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入566.8g AcclaimTM6320。AcclaimTM6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入433.2g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在容器内均化这些成分。在反应器内,在恒定的搅拌下,向其中引入666.4g预聚物P1。将该混合物经约3小时升温到80℃的温度,以促进固化剂与预聚物之间的反应完成。在反应器内,向其中加入0.2g SAGTM47。SagTM47是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内加入0.2g新癸酸铋20%。新癸酸铋20%是获自Shepherd Chemicals的商业催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生3100cps的粘度。
固化剂实施例12(C12)
通过向清洁的1加仑容器中引入2153.6g AcclaimTM2220制备约1加仑预聚物的实验混合物。AcclaimTM2220是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入523.2g AcclaimTM6320。AcclaimTM6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入400g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在容器内均化这些成分。在反应器内,在恒定的搅拌下,向其中引入615.2g预聚物P4。将该混合物经约3小时升温到80℃的温度,以促进固化剂与预聚物之间的反应完成。在反应器内,向其中引入307.6gSanticizerTM160。SanticizerTM160是可商购的邻苯二甲酸烷基苄酯。在反应器内,向其中加入0.2g SAGTM47。SagTM47是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内加入0.2g新癸酸铋20%。新癸酸铋20%是获自Shepherd Chemicals的商业催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生26000cps的粘度。
固化剂实施例13(C13)
通过向清洁的1加仑容器中引入2153.6g AcclaimTM 2220制备约1加仑预聚物的实验混合物。AcclaimTM 2220是分子量约2000和平均官能度约2.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚二醇。在反应器内,向其中引入523.2g AcclaimTM6320。AcclaimTM6320是分子量约6000和平均官能度约为3.0的商业低不饱和度聚氧化乙烯封端的聚氧化丙烯聚醚三醇。在反应器内,向其中引入400g 1,4-丁二醇。1,4-丁二醇是平均官能度为2.0和分子量为90的二醇交联剂。在容器内均化这些成分。在反应器内,在恒定的搅拌下,向其中引入615.2g预聚物P3。将该混合物经约3小时升温到80℃的温度,以促进固化剂与预聚物之间的反应完成。在反应器内,向其中引入307.6gSanticizerTM160。SanticizerTM160是可商购的邻苯二甲酸烷基苄酯。在反应器内,向其中加入0.2g SAGTM47。SagTM47是在聚氨酯工业中常用于使气泡破裂并消散的商业脱气剂。最后,向反应器内加入0.2g新癸酸铋20%。新癸酸铋20%是获自Shepherd Chemicals的商业催化剂。将这些成分混合均匀并在约28英尺汞柱真空下进行脱气。在氮气保护下,将这种固化剂混合物转移到密闭的容器中和产生2160cps的粘度。
弹性体的铸塑方法
接下来是由预聚物和固化剂组分制备的聚氨酯产品的铸塑方法的实施例,和以实施例方式给出总的铸塑方法,该方法的变化对本领域的技术人员来说是可能的。
将预聚物称重到合适的容器内,并在约28英尺汞柱真空下进行脱气,除去溶解的气体。基于预聚物的重量,计算固化剂的重量,和将固化剂在约28英尺汞柱真空下进行脱气。计算固化剂重量,以提供接近化学计量当量的预聚物和固化剂,优选比化学计量量的预聚物过量不超过13%,和最优选过量2-7%。预聚物当量与固化剂当量的这一比例称为指数,和该指数通常1.0-1.13/1.0,和最优选1.02-1.07/1.0。然后将固化剂加入到预聚物中,并在室温下(约77°F)混合均匀。然后在约28英尺汞柱真空下使混合物脱气,以除去在混合步骤过程中夹入的空气。然后通过沿模具侧面缓慢倾入反应液体到所需的填充位置,从而将脱气混合物引入到模具中。在试验模具的方案中,将分隔板滑动到模具中,产生两个厚度为0.080的试验板条。使材料反应到可从模具中将其除去,同时在聚氨酯成品上没有过度应力的位置处。然后将该试验板在室温下放置最小7天,从将其倾入到模具的时刻算起。此时,通过标准的切割机,从0.080英尺厚的试验板上切割试验部件,按照各自的ASTM试验方法进行测试,并记录结果。
在下表中,粘度是室温粘度,其单位cps,和凝胶时间是在25℃的温度下测量的。
实施例的结果与性能
以下是实施例的产物的结果与物理性能预聚物实施例 实施例A 实施例B 实施例C 实施例D 实施例E 实施例F 实施例G 实施例H
P1 P2 P1 P1 P5 P6 P7 P1%NCO 12.64 12.47 12.8 12.8 12.43 12.52 12.52 12.64室温下为液体@ 是 是 是 是 是 是 是 是液体稳定 是 是 是 是 是 是 是 是固化剂实施例 C7 C7 C13 C12 C7 C7 C7 C1粘度 550 550 2160 26000 550 550 550 550液体稳定 是 是 是 是 是 是 是 是每100份固化剂的混合比例 69.8 68.8 129.48 109.12 68.6 72.6 69.1 70.5预聚物拉伸强度(psi)(ASTM D-412) 2281 2170 1339 1589 1673 1848.2 1846 2150.6伸长率(%)(ASTM D-412) 683.5 373 401 458 661.2 539.1 696.9 535.3模C撕裂(pli)(ASTM D-624) 276 281 289 246 377.4 219 250 285.4裤形撕裂(pli)(ASTM D-1938) 65.2 54 54 41 95.1 55.3 74 44.7肖氏A型硬度(ASTM D-2240) 84 83 82 82 79 73 82 85回弹(%)(ASTM D-2632) 58 53 53 59 60 46 55 57凝胶时间 26分钟 25分钟 22分钟 18分钟 30分钟 32分钟 28分钟 28分钟预聚物实施例 实施例I 实施例J 实施例K 实施例L 实施例M 实施例N 实施例O 实施例P 实施例Q
P1 P2 P1 P1 P1 P1 P7 P1 P1%NCO 12.64 12.64 12.64 12.64 12.64 12.52 12.8 12.8 12.8室温下为液体@ 是 是 是 是 是 是 是 是 是液体稳定 是 是 是 是 是 是 是 是 是固化剂实施例 C2 C3 C4 C5 C6 C8 C9 C10 C11粘度 550 550 550 550 550 550 3980 50,000 3,100液体稳定 是 是 是 是 是 是 是 是 是每100份固化剂的混合比例 70.5 70.5 70.5 70.5 70.5 69.5 125 67.8 66.83预聚物拉伸强度(psi)(ASTM D-412) 2700 2082.4 2286 1764.4 2163.4 2146 1400 2208 1643伸长率(%)(ASTM D-412) 512.3 592.4 687.7 629.3 515.7 601.6 535 519 430模C撕裂(pli)(ASTM D-624) 302.2 324.9 255.5 278.3 240.7 273.5 223 342 261裤形撕裂(pli)(ASTM D-1938) 80.2 54.5 66.2 65 50.3 79.2 47.5 89 50肖氏A型硬度(ASTM D-2240) 84 86 84 84 86 83 80 94 85回弹(%)(ASTM D-2632) 55 57 57 55 58 54 56 54 54凝胶时间 21分钟 27分钟 28分钟 28分钟 27分钟 26分钟 27分钟 30分钟 29分钟
固化的聚氨酯产品
以下是现场灌注聚氨酯弹性体制备的典型方法的实施例。
检验在进行灌模方法之前在灌料中所涉及的所有单个因素。检查预聚物的%NCO、组分温度、单个组分的充分脱气、模塑温度和设备的混合容量。使用选择的预聚物和固化剂,计算并检验所使用的各组分的正确比例。检验模塑体恰当地用所有插件进行组装以及整体零件被恰当地处理和正确地放置与连接。
若使用计量仪,测量单个组分的定时注射量,和调节设备以计量正确的组分比例。数次测量并记录在加工速度和温度下的比例,以确保正确的加工,其中弹性体在所述加工速度和温度下进行灌料。检验机器具有充足的材料用于灌注零件和驱动机器。灌注少量样品以检验彻底混合、不含空气和湿度污染以及正确的凝胶时间。确保机器具有充足的冲洗(flush)材料。以促进容易且有效地生产零件的方式排列待灌注的模具。所需地作出任何调节,以实现所需的加工条件,和以使夹气的可能性最小的方式开始灌模。灌模以校正填充量。
若手工灌注,混合之前,检验混合设备和称的精确度。以促进容易且有效地生产零件的方式排列待灌注的模具。称取正确的组分量并彻底混合,同时尽可能不向产物引入空气。若时间允许,在28-30英尺汞柱下使混合系统脱气,同时监视当泡沫产生时,使由材料的溢流引起的难度可能性最小。除去脱气系统并以使夹气的可能性最小的方式开始灌模。灌模以校正填充量。
该方法可沿袭室温或环境温度生产来自本发明预聚物和固化剂组分的多类聚氨酯弹性体产品,其中包括工业轮胎、振动杯衬里、链轮和管接头、垫圈、滑板轮子和要求高性能聚氨酯弹性体的各种其它应用。
为了顾客/用户方便,可有利地分开包装,但所选择的预聚物和其预计算的辅助固化剂单独包装,但作为单一的单元或试剂盒一起销售。
应当理解的是,本发明不应当限定到所示和所述的精确的操作细节或精确的化合物、组合物、方法、步骤或实施方案,因为对于本领域的技术人员来说,各种变化和等价物将是显而易见的,为此仅通过可合法地与所附的权利要求一致的全部范围来限定本发明。
Claims (33)
1.室温液体稳定的预聚物(P),它是以下a)、b)和c)的反应产物
a)亚甲基二苯基异氰酸酯或亚甲基二苯基异氰酸酯和约500-1000当量聚四亚甲基醚二醇或聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇或三醇的预聚物,其NCO残基至少为21%,
b)约500-1000当量的聚四亚甲基醚二醇,和
c)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇或聚氧化丙烯三醇,
在预聚物(P)中的重量百分数约为32-72%的(a),约52-22%的(b)和约6-15%的(c),和在预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为6-18wt%,
预聚物(P)在室温下的粘度约为1200-26000cps,
其中预聚物(P)在室温下可固化和可铸塑以提供高性能聚氨酯弹性体。
2.权利要求1的预聚物(P),其中在预聚物(P)中的NCO残基的百分数约为11.5-13.5wt%,和其中预聚物(P)的室温粘度约为3500-5000cps。
3.权利要求1的预聚物(P),其中a)是亚甲基二苯基异氰酸酯。
4.权利要求1的预聚物(P),其中c)是约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇或约1300-2000当量的聚氧化丙烯三醇。
5.权利要求1的预聚物(P),其中(a)是液体uretonimine改性的亚甲基二苯基异氰酸酯。
6.权利要求1的预聚物(P),其中b)具有约500当量。
7.权利要求1的预聚物(P),其中b)具有约1000当量。
8.权利要求1的预聚物(P),其中a)是事先制备的亚甲基二苯基异氰酸酯与约500-1000当量的聚四亚甲基醚二醇的反应产物。
9.权利要求1的预聚物(P),其中a)是事先制备的亚甲基二苯基异氰酸酯与约500-1000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇的反应产物。
10.权利要求1的预聚物(P),其可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NC0残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%。
11.权利要求1的预聚物(P),其可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%。
12.权利要求11的预聚物(P),其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%。
13.权利要求1的预聚物(P),其可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%。从而在室温下混合并固化7天后,得到具有下述性质的固化的聚氨酯弹性体:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1300-2700psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约257-700%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约140-400pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约20-100pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约45-65%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约70-95
凝胶时间(25℃) 约14-40分钟。
14.权利要求2的预聚物(P),其中预聚物(P)可与适当化学计量当量的液体固化剂一起在室温下固化,所述液体固化剂基本上由下述组分组成:
(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%,和室温粘度约为300-50000cps,从而在室温下混合并固化7天后,得到具有下述性质的固化的聚氨酯弹性体:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1300-2700psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约250-700%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约140-400pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约20-100pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约45-65%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约70-95
凝胶时间(25℃) 约14-40分钟。
15.权利要求14的固化的预聚物,其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%。
16.权利要求14的固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量最多13%的用量存在。
17.权利要求16的固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量约2-7%的用量存在。
18.权利要求2的预聚物(P),其中a)、b)和c)的重量百分数分别约为54%、约36%和约10%。
19.与适当化学计量当量的固化剂一起固化的权利要求18的预聚物(P),所述固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有11.5-13.5%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别约54wt%,13wt%,10wt%,15wt%,8wt%,0.005wt%和0.006wt%。
20.权利要求19的固化的预聚物(P),其中固化剂的室温粘度约为3000-5000cps,和比重约为1.05-1.08。
21.权利要求20的固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量最多13%的用量存在。
22.权利要求21的固化产物,其中相对于固化剂,预聚物(P)以化学计量过量约2-7%的用量存在。
23.权利要求22的固化的预聚物(P),其中在室温下混合并固化7天后的性质如下:
拉伸强度(ASTM方法D-412) 约1550psi
伸长率(ASTM方法D-412) 约500%
模C撕裂(ASTM方法D-695) 约250pli
剥斯(ASTM方法D-1938) 约45pli
回弹(ASTM方法D-2632) 约55%
肖氏A型硬度(ASTM方法D-2240) 约80
凝胶时间(25℃) 约20-30分钟。
24.权利要求23的固化的预聚物(P),其中脱气助剂是乳化硅油。
25.权利要求23的固化的预聚物(P),其中催化剂是三亚乙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物。
26.权利要求23的固化的预聚物(P),其中脱气助剂是乳化硅油和催化剂是亚丙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物。
27.含权利要求1的独立包装的预聚物(P)和独立包装的固化剂的试剂盒,所述固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%。
28.权利要求27的试剂盒,其中固化剂的室温粘度约为300-50000cps,和比重约为1.02-1.15。
29.含权利要求2的独立包装的预聚物(P)和独立包装的固化剂的试剂盒,其中固化剂基本上由下述组分组成:(1)约1000-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯二醇,(2)约1300-2000当量的聚氧化丙烯/聚氧化乙烯三醇,(3)约25-125当量的增链剂,(4)具有6-18%NCO残基的室温液体稳定的预聚物(P),(5)稀释剂,(6)脱气助剂,和(7)聚氨酯催化剂,所述组分的相对量分别为30-90wt%,3-20wt%,5-30wt%,0-30wt%,0-15wt%,0.001-0.05wt%和0.01-0.5wt%,和室温粘度约为300-50000cps。
30.权利要求29的试剂盒,其中在固化剂中(4)和(5)的用量分别为10-20wt%和5-15wt%。
31.权利要求29的试剂盒,其中固化剂基本上由所述组分的下述大致百分数:54%,13%,10%,15%,8%,0.005%和0.006%组成,以及室温粘度约为3000-5000cps和比重约为1.05-1.08。
32.权利要求31的试剂盒,其中预聚物中的a)、b)和c)的重量百分数分别约为54%、约36%和约10%。
33.权利要求31的试剂盒,其中固化剂中的脱气助剂是乳化硅油,和催化剂是三亚乙基二胺和2,3-二甲基四氢嘧啶或新癸酸铋的混合物。
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