CN1982352A - Mdi基聚氨酯微孔弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，旨在解决现有技术中聚氨酯微孔弹性体动态疲劳形变率大的技术缺陷。本发明的制备方法包括如下步骤：(1)预聚体的制备：过量的多异氰酸酯与多羟基化合物在70－90℃条件下反应，形成端－NCO基的预聚体；(2)浇注：将预聚体与扩链剂组分按比例混合，反应料液注入温度为80－95℃的模具内，预熟化后脱模；(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化13－16小时。通过本发明方法制备获得的产品用作汽车等交通工具的缓冲减震元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，特别涉及优化产品物理性能的技术改进。
背景技术
由于聚氨酯微孔弹性体具有优良的静态和动态力学性能，特别用于摇摆震动和阻尼体系。他们的工业重要性取决于其好的机械性能与便宜、方便的加工方法的结合。使用不同混合比的各种化学结构组分可以生产出机械性能和加工性能区别很大的产品。众所周知，基于1.5-NDI的微孔弹性体性能优良，但其生产工艺上存在诸如预聚体贮存稳定期短、生产周期长等缺点；而基于MDI的微孔弹性体存在动态负荷下形变较大、磨损严重的缺点，尽管如此，由于MDI价格低廉、预聚体稳定性好、生产周期短等优点，人们仍然作了以MDI取代NDI生产阻尼组件的大量尝试，方向之一是使用新的多羟基化合物，优化了产品的部分性能，但仍存在一些技术不足，如：制品动态疲劳形变值较大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提出的一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，以解决MDI基微孔弹性体制品动态疲劳形变值较大的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提出的制备方法包括如下步骤：
(1)预聚体的制备：过量的多异氰酸酯与多羟基化合物在70-90℃条件下反应，形成端-NCO基的预聚体，该预聚体中-NCO含量≤10％；
(2)浇注：将预聚体与扩链剂组分按比例混合，反应料液注入温度为80-95℃的模具内，预熟化后脱模；
(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化13-16小时。
本发明上述步骤(1)中的多异氰酸酯为MDI(4.4’-二苯基甲烷二异氰酸酯)；多羟基化合物为官能度2-3、分子量800-6000的聚醚多元醇，如聚四氢呋喃共聚醚、直链聚烷烃多元醇酯、聚醚酯、聚己内酯、带羟基的聚碳酸酯或其混合物。
本发明上述步骤(2)中扩链剂组分为小分子醇类、水、胺催化剂、表面活性剂、锡催化剂等组分的混合物；胺催化剂采用叔胺催化剂，如：Dabco A-33；锡催化剂为T-12；表面活性剂采用有机硅类表面活性剂；预聚体与扩链剂组分的混合比例为：100∶6.0-10.0。
本发明使用低压发泡机实现预聚体与扩链剂组分的计量和混合。
相对于现有技术，本发明所述的制备方法，首先将全部多元醇与MDI在可控条件下反应生成均一稳定的预聚体，与常规生产技术相比，减少了化学反应受其他条件影响所产生的随机性，最大程度地保证了微孔泡沫的各向同性，有利于优化制品物理机械性能，主要表现为制品动态疲劳形变值得到明显改善。产品用作承受动态疲劳的高强度阻尼元件，如汽车等交通工具的缓冲减震元件和桥梁减震块等。
附图说明
图1是本发明用于测定动态疲劳性能的微孔弹性体模制品的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
对比实施例1
分子量为2000的聚四氢呋喃共聚醚和MDI在70-90℃条件下反应，得-NCO含量为20％的预聚体。扩链剂组分以聚四氢呋喃共聚醚为主，其中1.4-丁二醇、发泡剂、催化剂、表面活性剂占总量的20％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩链剂组分，将反应料液注入55℃的模具中，制造微孔弹性体制品及试片，15min后脱模，再放入90℃烘箱中后熟化15小时。
所测试机械性能从155×75×20mm的试片中取样，测试项目包括：常态和湿老化后的拉伸强度、断裂延伸率。
所测定的动态疲劳性能取自高155mm、外径55mm、内径15mm的圆柱状微孔弹性体模制品，柱体上有5个颈形收缩(如图1所示)。将制品处于4KN、2.0HZ频率下循环400000次后，以制品的高度损失百分率表征疲劳形变值，压缩循环后制品不允许有损坏、破裂等现象。
动态疲劳形变计算方法：
ΔL＝(H0-H1)/H0×100％
其中：
ΔL为动态疲劳形变；
ΔH0为制品原始高度；
ΔH1为制品疲劳后高度。
测试结果如表1所示。
实施例1
分子量为2000的聚四氢呋喃共聚醚和MDI在70-90℃条件下反应，得-NCO含量为6.2％的预聚体。扩链剂组分以1.4-丁二醇为主，发泡剂、催化剂、表面活性剂占总量的3％；
采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩链剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体试片，15min后脱模，再于110℃后熟化15小时。
所测试静态机械性能同对比实施例1。
所测定的动态疲劳性能同对比实施例1。
测试结果如表1所示。
实施例2
分子量为2000的聚己内酯和MDI在70-90℃条件下反应，得-NCO含量为7.8％的预聚体。扩链剂组分以1.4-丁二醇为主，发泡剂、催化剂、表面活性剂占总量的5％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩链剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体试片，15min后脱模，再于110℃后熟化15小时.
所测试静态机械性能同对比实施例1。
所测定的动态疲劳性能同对比实施例1。
测试结果如表1所示。
实施例3
分子量为2500的聚己内酯和MDI在70-90℃条件下反应；得-NCO含量为9.5％的预聚体。扩链剂组分以1.4-丁二醇为主，发泡剂、催化剂表面活性剂占总量的8％；采用低压发泡机，按异氰酸酯指数为100％的比例，混合预聚体和扩链剂组分，将反应料液注入90℃的模具中，制造微孔弹性体试片，15min后脱模，再于110℃后熟化15小时。
所测试静态机械性能同对比实施例1。
所测定的动态疲劳性能同对比实施例1。
测试结果如表1所示。
表1：对比实施例1和实施例1-3制备获得的微孔弹性体的静态和动态机械性能
| 序号 | 项目 | 对比实施例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 1 | 整体密度Kg/m3 | 482 | 480 | 483 | 479 |
| 静态物性 | |||||
| 2 | 抗拉强度Mpa | ||||
| 常态 | 5.40 | 5.80 | 6.88 | 5.84 | |
| 湿老化后 | 3.30 | 4.40 | 5.80 | 5.63 | |
| 变化率％ | 38.8 | 24.1 | 15.7 | 3.59 | |
| 3 | 断裂延伸率％ | ||||
| 常态 | 369 | 463 | 435 | 482 | |
| 湿老化后 | 465 | 548 | 476 | 465 | |
| 变化率％ | 26 | 18.4 | -9.4 | 3.5 | |
| 4 | 动态疲劳形变％ | 17 | 11.5 | 9.0 | 10.5 |
Claims (12)
1、一种MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是该制备方法包括如下步骤：
(1)预聚体的制备：过量的多异氰酸酯与多羟基化合物在70-90℃条件下反应，形成端-NCO基的预聚体；
(2)浇注：将预聚体与扩链剂组分按比例混合，反应料液注入温度为80-95℃的模具内，预熟化后脱模；
(3)后熟化：脱模后的制品于110℃后熟化13-16小时。
2、根据权利要求1所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是步骤(1)所述的多异氰酸酯为4.4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，多羟基化合物为聚醚、聚酯、聚醚酯、聚己内酯多元醇、含羟基的聚碳酸酯或其混合物。
3、根据权利要求1所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是步骤(1)所述的预聚体中-NCO含量≤10％。
4、根据权利要求2所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是所述的多羟基化合物或其混合物的官能度为2-3、分子量为800-6000。
5、根据权利要求2所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是多羟基化合物或其混合物选自分子量为1500-3000的聚四氢呋喃共聚醚、聚醚酯多元醇、聚己内酯或其混合物。
6、根据权利要求1所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是步骤(2)所述的扩链剂组分为扩链剂、催化剂、发泡剂和表面活性剂的混合物。
7、根据权利要求1所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是步骤(2)所述的混合比例为100∶6.0-10.0。
8、根据权利要求6所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是所述的扩链剂为小分子量二醇，选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1.4-丁二醇或1.6-己二醇。
9、根据权利要求6所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是所述的催化剂为胺类催化剂和锡类催化剂。
10、根据权利要求6所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是所述的表面活性剂为有机硅表面活性剂。
11、根据权利要求6所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是所述的发泡剂为水。
12、根据权利要求1-11任何一项所述的MDI基聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是采用低压发泡机实现预聚体与扩链剂组分的计量和混合。
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