高硬度透明聚氨酯彈性體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體領域，具體涉及一種高硬度透明聚氨酯彈性體及其制備方法。由聚合物組份和異氰酸根組份制成：聚合物組份的原料為：官能度為3、數(shù)均分子量為400～5000的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇，官能度為4、數(shù)均分子量為300～600的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇，抗氧劑，抗紫外線吸收劑，有機金屬催化劑；預聚物組份的原料為：異氰酸酯、聚醚多元醇和增塑劑。本發(fā)明高硬度透明聚氨酯彈性體透明度高，產(chǎn)品穩(wěn)定，不僅具有多種多樣的美學效果，而且質(zhì)地十分的堅硬，適合做一些代替環(huán)氧的產(chǎn)品，能達到環(huán)氧樹脂的硬度和透明性，又具有環(huán)氧不可比擬的耐黃變性和韌性。本發(fā)明提供其制備方法，工藝合理，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】高硬度透明聚氨酯彈性體及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體領域，具體涉及一種高硬度透明聚氨酯彈性體及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 聚氨酯是一種性能介于橡膠與塑料之間的高分子合成材料，其特點是硬度調(diào)整范 圍寬，既有橡膠的彈性又有塑料的硬度，具有良好的機械性能、耐磨性能和回彈性能。隨著 聚氨酯事業(yè)的發(fā)展，聚氨酯產(chǎn)品的用途也越來越廣泛，對產(chǎn)品的性能要求也越來越高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高硬度透明聚氨酯彈性體，具有 多種多樣的美學效果，而且質(zhì)地十分的堅硬，具有較高的耐黃變性和韌性，本發(fā)明還提供其 制備方法，工藝合理，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 本發(fā)明所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，由聚合物組份和異氰酸根組份制成：
[0005] 聚合物組份由以下重量百分數(shù)的原料制成：
[0006] 官能度為3、數(shù)均分子量為400?5000的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇40 %?91. 85%，
[0007] 官能度為4,數(shù)均分子量為300?600的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇5%?59. 6%，
[0008]抗氧劑 0.3%?1%，
[0009] 抗紫外線吸收劑0. 2?0. 6%，
[0010] 有機金屬催化劑〇? 15%?0? 4%;
[0011] 預聚物組份由以下重量百分數(shù)的原料制成：
[0012] 異氰酸酯65%?73%、聚醚多元醇22%?35%和增塑劑1%?5%。
[0013]其中：
[0014] 官能度為3、數(shù)均分子量為400?5000的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇為PPG400、 PPG330N或PPG500中的一種或多種；優(yōu)選PPG500。
[0015] 官能度為4、數(shù)均分子量為300?600的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇為PPG430或 PPG600中的一種或兩種；優(yōu)選PPG430。
[0016] 抗氧劑為抗氧劑1076(0-(4-羥基苯基-3, 5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯）或 抗氧劑1〇1〇(四_(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸）季戊四醇酯）中的一種或兩種。 抗氧劑為〇. 3?1%，優(yōu)選0. 5%。
[0017] 抗紫外線吸收劑為-328(2-(2'-羥基-3'，5'-二特戊基苯基）苯并三唑）或 UV329 (2-(2'_羥基-5'-特辛基苯基）苯并三唑）中的一種或兩種?？棺贤饩€吸收劑為 0? 2 ?0? 6%，優(yōu)選 0? 5%。
[0018] 催化劑為有機鉍催化劑、有機鋅催化劑或鋅鉍復合金屬催化劑其中的一種。鋅鉍 復合金屬催化劑為有機鉍催化劑和有機鋅催化劑以任意比例混合得到。有機鉍催化劑優(yōu)選 鉍含量為16%或18%的有機鉍催化劑。催化劑均為普通市購產(chǎn)品。
[0019] 異氰酸酯為液化MDI或MDI-50中的一種或兩種。
[0020] 二異氰酸酯為IPDI或者H12MDI中的一種或兩種。
[0021] 聚醚多元醇為PPG500、PPG2000或PPG3050中的一種或多種，優(yōu)選PPG3050。
[0022] 增塑劑為D0TP、TXIB或D0P中的一種或兩種。增塑劑為1?10%，優(yōu)選5%。
[0023] 本發(fā)明稱謂聚合物組份、預聚物組份只是為了表述上的方便。
[0024] 本發(fā)明所述的高硬度透明聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)聚合物組份制備
[0026] 將聚合物組份的所有原料混合，在100?110°C，_0. 095MPa下脫水至水分小于 0. 05%,得到聚合物組分；
[0027] (2)預聚物組份制備
[0028] 以質(zhì)量分數(shù)計，將預聚物組份的所有原料混合，在70°C?90°C反應2?3小時，得 到異氰酸根含量為19 %?19. 5 %的預聚物。
[0029] 其中：
[0030] 聚合物組份與預聚物組份單獨包裝，用于制品生產(chǎn)時，將聚合物組份與預聚物組 份按照質(zhì)量比為100:150或100:100的比例混合，混合溫度為25?35°C，攪拌均勻后，澆入 模具中，室溫固化，固化時間在8-10分鐘，脫模，得到透明聚氨酯彈性體。脫模時間為15? 20分鐘。
[0031] 本發(fā)明所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，主要用于代替環(huán)氧樹脂，制作要求環(huán)保、 韌性好的高透明性材料，多用于制作灌封膠、銘牌、工藝品等。
[0032] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0033] (1)本發(fā)明所述的高硬度透明聚氨酯彈性體透明度高，產(chǎn)品穩(wěn)定，該聚氨酯彈性體 不僅具有多種多樣的美學效果，而且質(zhì)地十分的堅硬，適合做一些代替環(huán)氧的產(chǎn)品，能達到 環(huán)氧樹脂的硬度和透明性，又具有環(huán)氧不可比擬的耐黃變性和韌性。
[0034] (2)本發(fā)明提供其制備方法，工藝合理，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0035] 下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0036] 以下實施例，未作特別說明，百分數(shù)均指質(zhì)量百分數(shù)。
[0037] 實施例中所有原料除特殊說明外，均為市購。
[0038] 實施例所用材料：
[0039]PPG500 數(shù)均分子量500,聚環(huán)氧丙烷醚三元醇
[0040]PPG600 數(shù)均分子量600,聚環(huán)氧丙烷醚四元醇
[0041]PPG400 數(shù)均分子量400,聚環(huán)氧丙燒醚二兀醇
[0042]PPG430 數(shù)均分子量300,聚環(huán)氧丙烷醚四元醇
[0043]PPG2000 數(shù)均分子量2000,聚環(huán)氧丙烷醚二元醇
[0044]PPG330N 數(shù)均分子量5000,伯羥基含量75%，聚環(huán)氧丙烷醚三元醇
[0045]PPG3600 數(shù)均分子量5000,伯羥基含量75%，聚環(huán)氧丙烷醚三元醇
[0046]PPG3050 數(shù)均分子量3000聚環(huán)氧丙烷醚三元醇
[0047]液化MDI 碳化二亞胺改性的MDI
[0048]MDI-50 4,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯50%和2,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯 50%
[0049] IPDI異氟爾酮二異氰酸酯
[0050]H12MDI氫化二苯基甲烷二異氰酸酯；
[0051] D0TP對苯二甲酸二辛酯
[0052]TXIB 2, 2, 4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯。
[0053] 實施例1
[0054] 聚合物組份：官能度4、分子量300的聚醚多元醇（PPG430) 5%，官能度3、分子量 400的聚醚多元醇（PPG400)79%，官能度3、分子量5000的聚醚多元醇（PPG330N)14. 8%， 有機鉍催化劑0. 2%，抗氧劑1010 0. 5%，紫外線吸收劑UV329 0. 5%，在100°C，-0. 095MPa 下脫水至水分小于0. 05%，得到聚合物組分。
[0055] 預聚物組份：是以2官能度分子量2000的聚醚多元醇（PPG2000) 24. 5%、3官能度 分子量 3000 的聚醚多元醇（PPG3050) 10. 5%，MDI-50 32. 5%，液化MDI32. 5%，在 80°C反 應2. 5小真空（-0. 095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為19%的預聚物。
[0056]將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在30°C，按照100:150的質(zhì)量比例混合， 攪拌均勻后，澆入早已經(jīng)準備好的模具中，室溫固化，固化時間在10分鐘，18分鐘脫模，得 到邵氏75D的高透明聚氨酯彈性體。
[0057] 實施例2 :
[0058] 聚合物組份：官能度3、分子量500的聚醚多元醇（PPG500)91. 85%，官能度4、分 子量300的聚醚多元醇（430) 7%，有機鋅催化劑0. 15%，抗氧劑1076 0.5%，紫外線吸收劑 UV3280. 5%，在105°C，-0. 095MPa下脫水至水分小于0. 05%，得到聚合物組分。
[0059]預聚物組份：3官能度分子量3000的聚醚多元醇（PPG3050) 32. 3 %，MDI-50 34. 7%，液化MDI33%，在70°C反應3小時，真空（-0. 095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含 量為19 %的預聚物。
[0060] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在35°C，按照100:150的比例混合，攪拌 均勻后，澆入早已經(jīng)準備好的模具中，室溫固化，固化時間在8分鐘，20分鐘脫模，得到邵氏 80D的高透明聚氨酯彈性體材料。
[0061] 實施例3:
[0062] 聚合物組份：官能度3、分子量500的聚醚多元醇（PPG500)90. 85%，官能度4、分 子量300的聚醚多元醇（430)8%，鋅鉍復合催化劑（有機鉍催化劑和有機鋅催化劑以質(zhì)量 比 1:1 混合）〇? 15%，抗氧劑 1076 0? 5%，紫外線吸收劑UV328 0? 5%，在 110°C，-0. 095MPa 下脫水至水分小于0. 05%，得到聚合物組分。
[0063] 預聚物組份：
[0064] 是以3官能度、分子量3000的聚醚多元醇（PPG3050) 11%，官能度3、分子量500 的聚醚多元醇（--6500) 11%，]\?1-5032%，液化]\?141%，1乂18 5%在901：反應2小時，真 空（_0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為19. 5%的預聚物。
[0065] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在25°C，按照100:150的質(zhì)量比例混合， 攪拌均勻后，澆入早已經(jīng)準備好的模具中，室溫固化，固化時間在10分鐘，20分鐘可脫模， 得到邵氏85D的高透明聚氨酯彈性體材料。
[0066]對比例
[0067] 聚合物組份：官能度3、分子量400的聚醚多元醇（PPG400) 40%，官能度4、分子量 600的聚醚多元醇（PPG600)59. 6%，汞觸媒催化劑0? 4%，在100?110°C、-0. 095MPa下脫 水至水分小于0. 05%，得到聚合物組分。
[0068] 異氰酸根組份：將IPDI85%和15%的D0TP混合得到異氰酸根含量在31%的異 氰酸根組份。
[0069] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在30°C，按照100 :100的質(zhì)量比例混合， 攪拌均勻后，澆入早已經(jīng)準備好的模具中，室溫固化，固化時間在5分鐘，20分鐘脫模，得到 邵氏83D的高透明聚氨酯彈性體材料。
[0070] 將實施例1-3和對比例制備得到的產(chǎn)品進行性能測試，測試結果見表1。
[0071] 表1實施例1-3和對比例制備得到的產(chǎn)品的性能測試結果
[0072]

【權利要求】
1. 一種高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：由聚合物組份和異氰酸根組份制成： 聚合物組份由以下重量百分數(shù)的原料制成： 官能度為3、數(shù)均分子量為400?5000的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇40%?91. 85%， 官能度為4,數(shù)均分子量為300?600的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇5%?59. 6%， 抗氧劑0.3%?1%， 抗紫外線吸收劑〇. 2?0. 6%， 有機金屬催化劑〇. 15%?0. 4% ; 預聚物組份由以下重量百分數(shù)的原料制成： 異氰酸酯65%?73%、聚醚多元醇22%?35%和增塑劑1%?5%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于： 官能度為3、數(shù)均分子量為400?5000的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇為PPG400、PPG330N或 PPG500中的一種或多種； 官能度為4、數(shù)均分子量為300?600的聚環(huán)氧丙烷聚醚多元醇為PPG430或PPG600中 的一種或兩種。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：抗氧劑為抗氧劑 1076或抗氧劑1010中的一種或兩種；紫外線吸收劑為UV328或UV329中的一種或兩種。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：有機鉍催化劑、有機 鋅催化劑或鋅鉍復合金屬催化劑其中的一種。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：異氰酸酯為液化MDI 或MDI-50中的一種或兩種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：二異氰酸酯為IPDI 或H12MDI中的一種或兩種。
7. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：聚醚多元醇為 PPG500、PPG2000 或 PPG3050 中的一種或多種。
8. 根據(jù)權利要求1所述的高硬度透明聚氨酯彈性體，其特征在于：增塑劑為DOTP、TXIB 或DOP中的一種或兩種。
9. 一種權利要求1-8任一所述的高硬度透明聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 聚合物組份制備 將聚合物組份的所有原料混合，脫水至水分小于〇. 05%，得到聚合物組分； (2) 預聚物組份制備 以質(zhì)量分數(shù)計，將預聚物組份的所有原料混合，在70°C?90°C反應2?3小時，得到異 氰酸根含量為19 %?19. 5 %的預聚物。
10. 根據(jù)權利要求9所述的高硬度透明聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于：聚合物 組份與預聚物組份單獨包裝，用于制品生產(chǎn)時，將聚合物組份與預聚物組份按照質(zhì)量比為 100 :150或100:100的比例混合，混合溫度為25?35°C，攪拌均勻后，澆入模具中，室溫固 化，固化時間在8-10分鐘，脫模，得到透明聚氨酯彈性體。
【文檔編號】C08K5/12GK104448791SQ201410797053
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】徐軍, 張芳, 劉兆陽, 崔汝嶺 申請人:山東一諾威聚氨酯股份有限公司