專利名稱：一種高性能聚氨酯彈性體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚氨酯高分子材料及其制造方法，特別是一種高性能聚氨酯彈性體及其制造方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯彈性體是介于橡膠和塑料的一類高分子材料。制造聚氨酯彈性體的原材料品種繁多，配方多種多樣，按其制品的加工方法可以分為澆注型彈性體(CPUE)、熱塑性彈性體(TPUE)和混煉型彈性體(MPUE)。本發(fā)明主要涉及澆注型彈性體(CPUE)，澆注型彈性體在加工成型前為粘性液體，故有“液體橡膠”之稱，是向模腔內(nèi)澆注液體混合物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)制品的化學(xué)體系。生產(chǎn)澆注型聚氨酯彈性體的原料包括聚酯多元醇、二異氰酸酯和低分子二元醇擴(kuò)鏈劑，其中聚酯多元醇提供材料的高強(qiáng)度、高耐磨性和高回彈性；二異氰酸酯和低分子二元醇擴(kuò)鏈劑提供材料的高硬度、耐油性以及良好的動態(tài)力學(xué)性能。通常在高承載、高溫條件下使用的聚氨酯彈性體要求硬度高、耐磨性好和回彈性高；如果使用條件是動態(tài)的，例如實(shí)心輪胎、紡織羅拉皮輥、皮帶輪等，即材料要承受周期頻率外力的作用，則要求材料具有較低的內(nèi)生熱，以減少內(nèi)生熱引起的材料內(nèi)部的缺隙和破壞，因此必須使用潤滑油，這就要求材料在具備上述要求的同時(shí)還要具備較好的耐油性。在現(xiàn)有的澆注型聚氨酯彈性體配方中，保證高硬度、高耐磨、高回彈的材料不耐油；而耐油性較好的材料強(qiáng)度差，不能提供高硬度和高耐磨性，且不能保證材料良好的動態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種高性能聚氨酯彈性體及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種高性能聚氨酯彈性體，其特征在于將聚酯多元醇和二異氰酸酯，按1∶0.1-0.9的重量比，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03-0.06重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。
一種上述高性能聚氨酯彈性體，其特征在于聚酯多元醇的數(shù)均分子量為1000-3000，優(yōu)選1500-2500；聚酯多元醇可選用聚己二酸乙二醇酯、聚己內(nèi)酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
一種上述高性能聚氨酯彈性體，其特征在于二異氰酸酯選用二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或1，5-萘二異氰酸酯(NDI)。
一種上述高性能聚氨酯彈性體，其特征在于聚酯多元醇和二異氰酸酯的重量比優(yōu)選1∶0.3-0.7。
一種上述高性能聚氨酯彈性體，其特征在于低分子量二元醇可選用乙二醇、1，6-己二醇和1，4-丁二醇中的一種、兩種或三種，可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。
一種上述高性能聚氨酯彈性體的制造方法，其特征在于按以下工藝步驟進(jìn)行1)將聚酯多元醇和二異氰酸酯，按確定的重量比加入反應(yīng)器混合、攪拌，同時(shí)加入催化劑進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物，控制溫度為70-120℃；所述催化劑選用三亞乙基二胺或二月桂酸二丁基錫，其加入量為聚酯多元醇重量的0.01-0.1％；2)將異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和低分子量二元醇分別預(yù)熱到溫度為80-130℃，然后按確定的重量比通過混合澆注頭，澆注到預(yù)先加熱到溫度為70-120℃的模具中；3)將已澆注好的模具置于熱空氣循環(huán)室進(jìn)行熟化，熟化的控制溫度為50-90℃；4)經(jīng)30-60min后進(jìn)行脫模即可得制品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、提高了聚氨酯彈性體的性能，主要表現(xiàn)在硬度高、耐磨性好、回彈性高和良好的耐油性。2、提高了二異氰酸酯封端的預(yù)聚物保存性能，可操作時(shí)間達(dá)到10-20hrs。3、提高了制品的使用耐久性，一般使用壽命可提高一倍以上。本發(fā)明提供的制造方法，聚合工藝簡便，可控性好，適宜制造高承載，高溫及耐油等使用條件下的零部件。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將聚己二酸乙二醇酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產(chǎn)地山東華大化學(xué)有限公司)和1，5-萘二異氰酸酯(產(chǎn)地Bayer化學(xué)有限公司)，按1∶0.25的重量比，在催化劑三亞乙基二胺(DABCO331美國氣體化學(xué)品有限公司)的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，4-丁二醇(BASF化學(xué)有限公司)，按1∶0.05的重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。該聚氨酯彈性體的制造方法按以下工藝步驟進(jìn)行1)將聚己二酸乙二醇酯多元醇和1，5-萘二異氰酸酯，按上述確定的重量比加入反應(yīng)器混合、攪拌，同時(shí)加入催化劑三亞乙基二胺進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物，控制溫度為80-110℃，其加入量為聚己二酸乙二醇酯多元醇重量的0.02％；2)將異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，4-丁二醇分別預(yù)熱到溫度為90-120℃，然后按上述確定的重量比通過混合澆注頭，澆注到預(yù)先加熱到溫度為90-100℃的模具中；3)將已澆注好的模具置于熱空氣循環(huán)室進(jìn)行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經(jīng)50min后進(jìn)行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結(jié)果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強(qiáng)度55.64mPa(GB/T528-2001)，磨耗體積0.0117cm3(GB1689-2001)，回彈性40％(GB1681-2001)，油劑浸泡后硬度變化下降3A，油劑浸泡后強(qiáng)度變化下降幅度低于8％。(耐油性檢測方法將長度100mm×寬度100mm×厚度2-3mm的試樣浸泡在油品同水的乳化液中，在60-100℃環(huán)境中保持500小時(shí)后，檢測硬度以及拉伸強(qiáng)度的變化)實(shí)施例2將聚己內(nèi)酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產(chǎn)地日本大賽璐化學(xué)株式會社)和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(產(chǎn)地日本曹達(dá)株式會社)，按1∶0.23的重量比，在催化劑三亞乙基二胺(DABCO331美國氣體化學(xué)品有限公司)的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，4-丁二醇(BASF化學(xué)有限公司)，按1∶0.045的重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。該聚氨酯彈性體的制造方法按以下工藝步驟進(jìn)行1)將聚己內(nèi)酯多元醇和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯，按上述確定的重量比加入反應(yīng)器混合、攪拌，同時(shí)加入催化劑三亞乙基二胺進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物，控制溫度為80-110℃，其加入量為聚己內(nèi)酯多元醇重量的0.02％；2)將異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，4-丁二醇分別預(yù)熱到溫度為90-120℃，然后按上述確定的重量比通過混合澆注頭，澆注到預(yù)先加熱到溫度為90-100℃的模具中；3)將已澆注好的模具置于熱空氣循環(huán)室進(jìn)行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經(jīng)50min后進(jìn)行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結(jié)果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強(qiáng)度51.70mPa(GB/T528-2001)，磨耗體積0.0112cm3(GB1689-2001)，回彈性40％(GB1681-2001)，油劑浸泡后硬度變化下降3A，油劑浸泡后強(qiáng)度變化下降幅度低于5％。(耐油性檢測方法與實(shí)施例1相同)實(shí)施例3將聚碳酸酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產(chǎn)地日本旭化成化學(xué)株式會社)和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(產(chǎn)地日本曹達(dá)株式會社)，按1∶0.23的重量比，在催化劑二月桂酸二丁基錫(產(chǎn)地上?；瘜W(xué)試劑公司)的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，6-己二醇(產(chǎn)地BASF化學(xué)有限公司)，按1∶0.05的重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。該聚氨酯彈性體的制造方法按以下工藝步驟進(jìn)行1)將聚碳酸酯多元醇和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯，按上述確定的重量比加入反應(yīng)器混合、攪拌，同時(shí)加入催化劑二月桂酸二丁基錫進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物，控制溫度為80-110℃，其加入量為聚己內(nèi)酯多元醇重量的0.02％；2)將異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和1，6-己二醇分別預(yù)熱到溫度為90-120℃，然后按上述確定的重量比通過混合澆注頭，澆注到預(yù)先加熱到溫度為90-100℃的模具中；3)將已澆注好的模具置于熱空氣循環(huán)室進(jìn)行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經(jīng)50min后進(jìn)行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結(jié)果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強(qiáng)度52.17mPa(GB/T528-2001)，磨耗體積0.0109cm3(GB1689-2001)，回彈性50％(GB1681-2001)，油劑浸泡后硬度無變化，油劑浸泡后強(qiáng)度變化下降幅度低于2％。(耐油性檢測方法與實(shí)施例1相同)。
權(quán)利要求
1.一種高性能聚氨酯彈性體，其特征在于將聚酯多元醇和二異氰酸酯，按1∶0.1-0.9的重量比，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03-0.06重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高性能聚氨酯彈性體，其特征在于聚酯多元醇的數(shù)均分子量為1000-3000，優(yōu)選1500-2500；聚酯多元醇可選用聚己二酸乙二醇酯、聚己內(nèi)酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高性能聚氨酯彈性體，其特征在于二異氰酸酯選用二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或1，5一萘二異氰酸酯(NDI)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高性能聚氨酯彈性體，其特征在于聚酯多元醇和二異氰酸酯的重量比優(yōu)選1∶0.3-0.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高性能聚氨酯彈性體，其特征在于低分子量二元醇可選用乙二醇、1，6-己二醇和1，4-丁二醇中的一種、兩種或三種，可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。
6.一種所述高性能的聚氨酯彈性體的制造方法，其特征在于按以下工藝步驟進(jìn)行1)將聚酯多元醇和二異氰酸酯，按確定的重量比加入反應(yīng)器混合、攪拌，同時(shí)加入催化劑進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物，控制溫度為70-120℃；所述催化劑選用三亞乙基二胺或二月桂酸二丁基錫，其加入量為聚酯多元醇重量的0.01-0.1％；2)將異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和低分子量二元醇分別預(yù)熱到溫度為80-130℃，然后按確定的重量比通過混合澆注頭，澆注到預(yù)先加熱到溫度為70-120℃的模具中；3)將已澆注好的模具置于熱空氣循環(huán)室進(jìn)行熟化，熟化的控制溫度為50-90℃；4)經(jīng)30-60min后進(jìn)行脫模即可得制品。
全文摘要
一種高性能聚氨酯彈性體及其制造方法，其特征在于將聚酯多元醇和二異氰酸酯，按1∶0.1－0.9的重量比，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)生成異氰酸根基團(tuán)封端的低分子預(yù)聚體，然后將反應(yīng)生成的異氰酸根基團(tuán)封端的預(yù)聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03－0.06重量比進(jìn)行反應(yīng)得到聚氨酯彈性體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.提高了聚氨酯彈性體的性能，其硬度高、耐磨性好、回彈性高和良好的耐油性。2.提高了二異氰酸酯封端的預(yù)聚物保存性能，可操作時(shí)間達(dá)到10－20hrs。3.提高了制品的使用耐久性。本發(fā)明提供的制造方法，聚合工藝簡便，可控性好，適宜制造高承載，高溫及耐油等使用條件下的零部件。
文檔編號C08G18/76GK1966542SQ200610014410
公開日2007年5月23日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者田瑩, 胡興平 申請人:天津愛尼機(jī)電有限公司