一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至60～78℃，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分；(2)將端羥基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫穩(wěn)定劑混合，作為B組分；(3)將A組分和B組分混合，注入70～80℃磨具中，固化30～50min，脫模，然后60～80℃固化7～9h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體。本發(fā)明以萘二異氰酸酯、端羥基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)、聚醚三醇和擴(kuò)鏈劑等為原料，采用半預(yù)聚法工藝制備了MPU，實(shí)現(xiàn)了改善低壓縮永久變形性的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氨酯微孔彈性體及其制備方法，具體涉及一種低壓變特種聚氨 酯微孔彈性體及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯微孔彈性體（MPU)具有優(yōu)越的緩沖減振性能，在工程領(lǐng)域應(yīng)用日漸頻繁， 例如在高速鐵路軌道扣件、軌道板下減振和重型車(chē)輛地板減振等部件系統(tǒng)中都可見(jiàn)MPU的 身影。在這些工程應(yīng)用場(chǎng)合，MPU材料處于大載荷、長(zhǎng)時(shí)限的工作環(huán)境，往往由于壓縮變形面 失去彈性，使得材料失效，因此低壓縮永久變形（簡(jiǎn)稱(chēng)LCS)是這類(lèi)材料的關(guān)鍵指標(biāo)。例如， 在高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線扣件系統(tǒng)中，MPU材料長(zhǎng)期受到大載荷壓縮和高頻次反復(fù)沖擊，鐵道部 暫行技術(shù)規(guī)范針對(duì)該材料制定了專(zhuān)門(mén)的壓縮永久變形測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，限定了上限，30%壓縮永 久變形率〈5% (70°C、22h)。因此現(xiàn)有MPU材料在這類(lèi)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用受到了限制。
[0003] MPU由交替的柔性鏈（軟段）和相對(duì)剛性鏈（硬段）構(gòu)成，軟段與硬段間通過(guò)氨基 甲酸醣基相互連接。由于軟段與硬段的不相容性，材料通常發(fā)生微相分離，產(chǎn)生軟相和硬相 區(qū)域，形成合金結(jié)構(gòu)，其中壓縮永久變形主要受軟段柔性和微相分離程度影響。將硅橡膠嵌 入軟相中，可增加軟相的柔性，并促進(jìn)硬段與軟段間微相分離程度，大幅度降低壓縮永久變 形。
[0004] 羅玉媛等（羅玉媛、唐功慶和姜志國(guó)等，低壓變（LCS)特種聚氨酯微孔彈性體研 制），聚氨酯工業(yè)，2012年，第27卷第3期，第13?16頁(yè)）公開(kāi)了一種低壓變特種聚氨酯 微孔彈性體的制備方法。但是，采用該方法制備得到的聚氨酯微孔彈性體的力學(xué)性能較差， 且壓縮永久變形大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)已有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種低壓變特種聚氨酯微孔 彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0006] (1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至60?78°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A 組分；
[0007] (2)將端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫 穩(wěn)定劑混合，作為B組分；
[0008] (3)將A組分和B組分混合，注入70?80°C磨具中，固化30?50min，脫模，然后 60?80°C固化7?9h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體；
[0009] 控制-NCO基團(tuán)與活潑-OH基團(tuán)的物質(zhì)的量的比值為0.95?1.04 ;端羥基聚二 甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚醚三醇以及萘二異氰酸酯三者質(zhì)量總和的6 ?10%。
[0010] 在本發(fā)明中，萘二異氰酸酯分子結(jié)構(gòu)中含有萘環(huán)，硬相軟相分離結(jié)構(gòu)最完全，得到 的材料的壓縮永久變形最小。
[0011] R值即是指配方中-NCO基團(tuán)與活潑-OH基團(tuán)的物質(zhì)的量的比值，是聚氨酯材料交 聯(lián)程度表示方法之一，其作用是控制相對(duì)分子質(zhì)量。在本發(fā)明中，R值為0. 95?1. 04,例如 0? 96、0. 97、0. 98、0. 99、1. 00、1. 01、1. 02 或者L03。
[0012] 端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚四氫呋喃醚以及萘二 異氰酸酯三者含量總和的6?10%，例如6. 2%、6. 4%、6. 6%、6. 8%、7%、7. 2%、7. 4%、 7. 6%、7. 8%、8%、8. 2%、8. 4%、8. 6%、8. 8%、9%、9. 2%、9. 4%、9. 6%或 9. 8%。
[0013] 本發(fā)明通過(guò)選擇選擇合適的萘二異氰酸酯，并且配合合適的R值以及端羥基聚二 甲基硅氧烷的含量，可實(shí)現(xiàn)壓縮永久變形最小，達(dá)到< 1. 2%，并且實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的力學(xué)性能， 拉伸強(qiáng)度彡7. 3MPa，靜剛度彡21kN/mm，以及實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的沖擊回彈力。
[0014] 在本發(fā)明中，擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯反應(yīng)構(gòu)成MPU中的硬段，常用的是醇、胺兩類(lèi)擴(kuò)鏈 齊U，且不同官能團(tuán)與官能度促使硬段堆積方式不同，從而影響其力學(xué)性能。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)采用萘二異氰酸酯與TMP擴(kuò)鏈劑配合使用，并選擇合適的R值以及端 羥基聚二甲基硅氧烷的含量，在使壓縮永久變形降低的情況下，解決了TMP擴(kuò)鏈劑的使用 造成拉伸強(qiáng)度下降嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0016] 優(yōu)選地，所述催化劑為有機(jī)叔胺。
[0017] 優(yōu)選地，所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為聚四氫呋喃醚的1?3%。
[0018] 步驟（1)所述升溫溫度例如為61°C、62°C、63°C、64°C、65°C、66°C、67°C、68°C、 69。〇、701：、711：、721：、731：、741：、751：、761：或者771：。
[0019]步驟（3)所述固化時(shí)間例如為 31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、 38min、39min、40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min或者 49min〇
[0020] 步驟（3)所述固化溫度例如為 61°C、62°C、63°C、64°C、65°C、66°C、67°C、68°C、 69°C、7(TC、7rC、72t：、73t：、74t：、75t：、76t：、77t：、78t：*#79t：。
[0021] 步驟（3)所述固化時(shí)間例如為 7.lh、7.2h、7.3h、7.4h、7.5h、7.6h、7.7h、7.8h、 7. 9h、8h、8.lh、8. 2h、8. 3h、8. 4h、8. 5h、8. 6h、8. 7h、8. 8h或者 8. 9h。
[0022] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體，其由如上所述方 法制備得到。
[0023] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024]本發(fā)明以萘二異氰酸酯、端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、聚醚三醇和擴(kuò)鏈劑等 為原料，采用半預(yù)聚法工藝制備了MPU。通過(guò)有機(jī)硅鏈段改性賦予MPU高柔順性。通過(guò)半預(yù) 聚法工藝將硅鏈段嵌入聚氨酯材料中，采用TMP擴(kuò)鏈劑增加化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)，形成特殊交聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)，并且采用合適的R值以及端羥基聚二甲基硅氧烷的含量，可實(shí)現(xiàn)壓縮永久變形最小，達(dá) 到彡1. 2%，并且實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度彡7. 3MPa，靜剛度彡21kN/mm，并且實(shí)現(xiàn) 了優(yōu)異的沖擊回彈力。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] -種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0028](1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至60°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分；
[0029](2)將端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫 穩(wěn)定劑混合，作為B組分；
[0030] (3)將A組分和B組分混合，注入70°C磨具中，固化30min，脫模，然后60°C固化 7h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體。
[0031] 控制R值為0. 95,所述催化劑為有機(jī)叔胺，所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為 聚四氫呋喃醚的1%。
[0032] 端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚醚三醇以及萘二異氰 酸酯三者含量總和的6%。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0035] (1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至78°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分；
[0036](2)將端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫 穩(wěn)定劑混合，作為B組分；
[0037] (3)將A組分和B組分混合，注入80°C磨具中，固化50min，脫模，然后80°C固化 9h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體。
[0038] R值為1. 04。所述催化劑為有機(jī)叔胺。所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為聚四 氫呋喃醚的3 %。端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚醚三醇以及萘 二異氰酸酯三者含量總和的10%。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] 一種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0041] (1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至74°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分；
[0042] (2)將端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫 穩(wěn)定劑混合，作為B組分；
[0043] (3)將A組分和B組分混合，注入75°C磨具中，固化40min，脫模，然后70°C固化 8h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體。
[0044] R值為1。所述催化劑為有機(jī)叔胺。所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為聚四氫 呋喃醚的2 %。端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚醚三醇以及萘二 異氰酸酯三者含量總和的8%。
[0045] 實(shí)施例4
[0046] -種低壓變特種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0047] (1)向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至70°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分；
[0048] (2)將端羥基聚二甲基硅氧烷（HTPDMS)、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫 穩(wěn)定劑混合，作為B組分；
[0049] (3)將A組分和B組分混合，注入73°C磨具中，固化35min，脫模，然后73°C固化 8h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體。
[0050]R值為1. 02。所述催化劑為有機(jī)叔胺。所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為聚四 氫呋喃醚的1.5%。端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚四氫呋喃醚 以及萘二異氰酸酯三者含量總和的7%。
[0051] 壓縮永久變形測(cè)試按照GBT10653-2001測(cè)試；拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率按照 GBT10654- 2001測(cè)試；硬度按照GBT531. 1-2008測(cè)試；沖擊回彈率按照GBT670-2008測(cè)試； 靜剛度按照鐵道部科學(xué)技術(shù)司頒布（WJ-8型扣件暫行技術(shù)條件》中靜剛度測(cè)試方法進(jìn)行測(cè) 試。
[0052] 具體測(cè)試結(jié)果如下表所示：
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種聚氨酯微孔彈性體的制備方法，所述方法包括如下步驟： (1) 向聚醚三醇中加入萘二異氰酸酯，升溫至60?78°C，反應(yīng)合成預(yù)聚物作為A組分； (2) 將端羥基聚二甲基硅氧烷、TMP擴(kuò)鏈劑、去離子水、催化劑以及泡沫穩(wěn)定劑混合，作 為B組分； (3) 將A組分和B組分混合，注入70?80°C磨具中，固化30?50min，脫模，然后60? 80°C固化7?9h，得到低壓變特種聚氨酯微孔彈性體； 控制-NCO基團(tuán)與活潑-OH基團(tuán)的物質(zhì)的量的比值為0. 95?1. 04 ;端羥基聚二甲基硅 氧烷的含量占端羥基聚二甲基硅氧烷、聚四氫呋喃醚二醇以及萘二異氰酸酯三者質(zhì)量總和 的6?10%。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑為有機(jī)叔胺。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述泡沫穩(wěn)定劑為吐溫-80,其含量為 聚四氫呋喃醚的1?3%。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，端羥基聚二甲基硅氧烷的含量占端羥基 聚二甲基硅氧烷、聚醚三醇以及萘二異氰酸酯三者質(zhì)量總和的7?10%。
5. -種聚氨酯微孔彈性體，其由如權(quán)利要求1-5之一所述方法制備得到。
【文檔編號(hào)】C08G18/10GK104262583SQ201410478985
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】何健雄, 王一良 申請(qǐng)人:東莞市吉鑫高分子科技有限公司, 東莞市雄林新材料科技股份有限公司