專利名稱：一種高性能聚氨酯彈性體及其制造方法
技術領域：
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：
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，是向模腔內澆注液體混合物經過化學反應來生產制品的化學體系。生產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鏈劑，其中聚酯多元醇提供材料的高強度、高耐磨性和高回彈性；二異氰酸酯和低分子二元醇擴鏈劑提供材料的高硬度、耐油性以及良好的動態(tài)力學性能。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生熱，以減少內生熱引起的材料內部的缺隙和破壞，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)明內容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的缺點，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行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03-0.06重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。
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器混合、攪拌，同時加入催化劑進行反應生成異氰酸根基團封端的預聚物，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)將異氰酸根基團封端的預聚物和低分子量二元醇分別預熱到溫度為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)室進行熟化，熟化的控制溫度為50-90℃；4)經30-60min后進行脫模即可得制品。
本發(fā)明的優(yōu)點是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聚物保存性能，可操作時間達到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。
具體實施方式
實施例1將聚己二酸乙二醇酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產地山東華大化學有限公司)和1，5-萘二異氰酸酯(產地Bayer化學有限公司)，按1∶0.25的重量比，在催化劑三亞乙基二胺(DABCO331美國氣體化學品有限公司)的作用下進行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和1，4-丁二醇(BASF化學有限公司)，按1∶0.05的重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。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器混合、攪拌，同時加入催化劑三亞乙基二胺進行反應生成異氰酸根基團封端的預聚物，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)將異氰酸根基團封端的預聚物和1，4-丁二醇分別預熱到溫度為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)室進行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經50min后進行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強度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小時后，檢測硬度以及拉伸強度的變化)實施例2將聚己內酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產地日本大賽璐化學株式會社)和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(產地日本曹達株式會社)，按1∶0.23的重量比，在催化劑三亞乙基二胺(DABCO331美國氣體化學品有限公司)的作用下進行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和1，4-丁二醇(BASF化學有限公司)，按1∶0.045的重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。該聚氨酯彈性體的制造方法按以下工藝步驟進行1)將聚己內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器混合、攪拌，同時加入催化劑三亞乙基二胺進行反應生成異氰酸根基團封端的預聚物，控制溫度為80-110℃，其加入量為聚己內酯多元醇重量的0.02％；2)將異氰酸根基團封端的預聚物和1，4-丁二醇分別預熱到溫度為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)室進行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經50min后進行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強度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，油劑浸泡后強度變化下降幅度低于5％。(耐油性檢測方法與實施例1相同)實施例3將聚碳酸酯多元醇(數(shù)均分子量2000，產地日本旭化成化學株式會社)和二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯(產地日本曹達株式會社)，按1∶0.23的重量比，在催化劑二月桂酸二丁基錫(產地上?；瘜W試劑公司)的作用下進行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和1，6-己二醇(產地BASF化學有限公司)，按1∶0.05的重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。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器混合、攪拌，同時加入催化劑二月桂酸二丁基錫進行反應生成異氰酸根基團封端的預聚物，控制溫度為80-110℃，其加入量為聚己內酯多元醇重量的0.02％；2)將異氰酸根基團封端的預聚物和1，6-己二醇分別預熱到溫度為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)室進行熟化，熟化的控制溫度為60-80℃；4)經50min后進行脫模即可得制品。該聚氨酯彈性體制品的檢測結果硬度95A(GB/T531-99)，拉伸強度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，油劑浸泡后強度變化下降幅度低于2％。(耐油性檢測方法與實施例1相同)。
權利要求
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行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03-0.06重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。
2.根據(jù)權利要求書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、聚己內酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。
3.根據(jù)權利要求書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器混合、攪拌，同時加入催化劑進行反應生成異氰酸根基團封端的預聚物，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)將異氰酸根基團封端的預聚物和低分子量二元醇分別預熱到溫度為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)室進行熟化，熟化的控制溫度為50-90℃；4)經30-60min后進行脫模即可得制品。
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行反應生成異氰酸根基團封端的低分子預聚體，然后將反應生成的異氰酸根基團封端的預聚物和低分子量二元醇，按1∶0.03－0.06重量比進行反應得到聚氨酯彈性體。本發(fā)明的優(yōu)點是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聚物保存性能，可操作時間達到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)先權日2006年6月23日
發(fā)明者田瑩, 胡興平 申請人:天津愛尼機電有限公司