本發(fā)明涉及密封圈材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可以完美代替橡膠材料的耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu及合成方法。

背景技術(shù)：

目前，中低壓氣缸以其自有的特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，甚至在部分行業(yè)應(yīng)用中取代了液壓缸的地位，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為靈活、反應(yīng)迅速、操控精準(zhǔn)、工作適應(yīng)性優(yōu)良、成本優(yōu)勢明顯等。密封圈作為氣缸的核心部件對質(zhì)量的要求非常嚴(yán)格，而目前國內(nèi)氣缸密封圈的材質(zhì)大多以橡膠為主，在生產(chǎn)效率、綜合成本、環(huán)境污染上出現(xiàn)諸多不可避免的問題，部分廠家曾嘗試用普通的tpu做氣缸密封，但普通的tpu在耐熱性、耐水解、壓縮永久變形等性能上不能保證氣缸的穩(wěn)定使用，出現(xiàn)爬升、緩降等現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫、耐水解、低壓縮永久變形的氣缸密封圈用tpu及合成方法，以解決橡膠密封圈生產(chǎn)制作過程中的生產(chǎn)效率低、綜合費(fèi)用高、對環(huán)境污染大的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：助劑為抗氧劑1010。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到80-100℃，然后加入助劑，以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入70-80℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫100-120℃?zhèn)溆茫?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌20-40秒，倒入預(yù)熱至140-180℃的恒溫金屬案板上，20-60分鐘后將制得的料板取出，并立即移入80-120℃的烘箱中熟化12-24h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在80℃-120℃烘箱中熟化10-16小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟1)中，將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到95℃。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟1)中，加入75℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：攪拌時的攪拌器為漿式攪拌器。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟2)中，在真空條件下攪拌30秒。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟2)中，熟化時間為16h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.在合成材料方面，本發(fā)明以特殊的聚己內(nèi)酯二元醇代替目前工業(yè)上使用的聚酯二元醇，使其在力學(xué)性能上、耐水解性能上有所提高，為材料的穩(wěn)定使用奠定基礎(chǔ)；同時，本發(fā)明以高結(jié)晶度、含耐熱苯環(huán)結(jié)構(gòu)的hqee(對苯二酚二羥乙基醚)代替目前工業(yè)用的脂肪族小分子二醇擴(kuò)鏈劑(如1,4-丁二醇、乙二醇、1，3-丙二醇等)，使材料在耐熱性能、模量、成型速度上大大提高，以解決氣缸使用過程中瞬間高溫導(dǎo)致的爬升、緩降的問題。由于hqee產(chǎn)品中含有大量的c-o醚鍵，使其合成的tpu在耐水解性能上有較大的提升；本發(fā)明中還添加了聚碳化二亞胺水解穩(wěn)定劑，使材料在耐水解性能上進(jìn)一步提高，該穩(wěn)定劑能夠與材料水解產(chǎn)生的羧基進(jìn)行反應(yīng)，是羧基催化水解作用終止，由于該穩(wěn)定劑分子中含有多個碳化二亞胺基，它能夠?qū)⒍唆然途畚镏匦逻B接起來，起到修補(bǔ)鏈段的作用，也為材料力學(xué)性能長期穩(wěn)定做出一定貢獻(xiàn)。

2.在合成技術(shù)方面，本發(fā)明以兩步法合成技術(shù)，先將聚己內(nèi)酯二元醇(pcl-220n)與設(shè)計好的一定計量的mdi(4-4，二苯基甲烷二異氰酸酯)按照設(shè)計的初始溫度進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)一定時間后，加入設(shè)計溫度、計量的熔融的hqee(對苯二酚二羥乙基醚)，再加入聚碳化二亞胺及其他助劑，使其在真空條件下繼續(xù)反應(yīng)，而后將反應(yīng)液注入加熱過的恒溫模具中繼續(xù)反應(yīng)一定時間后切片破碎制得成品。以該合成技術(shù)合成的材料在結(jié)構(gòu)上更加規(guī)整，同時避免了聚碳化二亞胺與mdi的反應(yīng)對配方設(shè)計的影響。

本發(fā)明能夠替代目前以橡膠為基材加工的中低壓氣缸密封件，解決了橡膠模壓硫化加工的生產(chǎn)效率低、綜合成本高、環(huán)境污染大的問題。本發(fā)明完美解決了現(xiàn)有tpu在耐熱性、耐水解、壓縮永久變形等性能上的不足，使其能夠穩(wěn)定的在氣缸中使用。同時，本發(fā)明的tpu在加工過程中，成型冷卻時間僅為普通tpu的一半，又進(jìn)一步的提高了生產(chǎn)效率，減小了綜合能耗。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1

本發(fā)明實施例中，一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到80℃，然后加入抗氧劑1010，以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入70℃的4-4，二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫100℃?zhèn)溆谩?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌20秒，倒入預(yù)熱至140℃的恒溫金屬案板上，20分鐘后將制得的料板取出，并立即移入80℃的烘箱中熟化12h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在80℃烘箱中熟化10小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

實施例2

本發(fā)明實施例中，一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到100℃，然后加入抗氧劑1010，以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入80℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫120℃?zhèn)溆谩?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌40秒，倒入預(yù)熱至180℃的恒溫金屬案板上，60分鐘后將制得的料板取出，并立即移入120℃的烘箱中熟化24h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在120℃烘箱中熟化16小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

實施例3

本發(fā)明實施例中，一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到85℃，然后加入抗氧劑1010，以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入75℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫105℃?zhèn)溆谩?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌25秒，倒入預(yù)熱至150℃的恒溫金屬案板上，30分鐘后將制得的料板取出，并立即移入90℃的烘箱中熟化14h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在90℃烘箱中熟化12小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

實施例4

本發(fā)明實施例中，一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到90℃，然后加入抗氧劑1010，以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入75℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫115℃?zhèn)溆谩?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌35秒，倒入預(yù)熱至170℃的恒溫金屬案板上，50分鐘后將制得的料板取出，并立即移入110℃的烘箱中熟化20h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在110℃烘箱中熟化14小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

實施例5

本發(fā)明實施例中，一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu，包括以下原料：

一種耐高溫、耐水解、低壓變氣缸密封圈用tpu的合成方法，包括以下步驟：

1)將聚己內(nèi)酯二元醇加熱到95℃，然后加入抗氧劑1010，用漿式攪拌器以2800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后加入80℃的4-4’二苯基甲烷二異氰酸酯，再以120r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程中保證混合物溫度在85℃至90℃之間，反應(yīng)2h后制得混合物料a，并保溫100℃?zhèn)溆谩?/p>

2)將聚碳化二亞胺與熔融的對苯二酚二羥乙基醚加入到混合物料a中，以2800r/min的轉(zhuǎn)速在真空條件下攪拌25秒，倒入預(yù)熱至160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將制得的料板取出，并立即移入100℃的烘箱中熟化16h；將熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成型，在100℃烘箱中熟化12小時后自然冷卻即得氣缸密封圈用tpu。

同時還進(jìn)行了以下對比例，并以實施例5為對比例。以下實例采用的以下原料簡單介紹，如下所述。

pcl-220n，市購，聚己內(nèi)酯二醇，分子量2000。

hqee，市購，對苯二酚二羥乙基醚，純度≥99％。

mdi，市購，4，4`-二苯基甲烷二異氰酸酯。

1010，市購，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，高分子量的受阻酚抗氧劑。

聚碳化二亞胺，市購。

pe3020，市購，聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇，分子量2000。

1.4-bg，市購，又名1.4bdo，1，4-丁二醇，純度≥99.8％。

ptmg-1000，市購，聚四氫呋喃醚二醇，分子量1000。

1.3-pg，市購，1,3-丙二醇，純度≥99.8％。

對比例1

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將pe3020與1.4-bg混合物加熱到80℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，然后加入70℃的mdi，在真空條件下繼續(xù)攪拌該混合物20秒，倒入預(yù)熱150℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化8小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在100℃烘箱中熟化8個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

對比例2

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將pe3020、ptmg-1000與1.3-pg混合物加熱到80℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，然后加入70℃的mdi，在真空條件下繼續(xù)攪拌該混合物20秒，倒入預(yù)熱160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化8小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在100℃烘箱中熟化8個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

對比例3

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將ptmg-1000加熱到80℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，再將熔融的hqee加入到ptmg-1000中，控溫使混合物溫度為95℃，然后加入70℃的mdi，在真空條件下繼續(xù)攪拌該混合物20秒，倒入預(yù)熱160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化12小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在100℃烘箱中熟化16個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

對比例4

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將pe3020加熱到95℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，再將熔融的hqee加入到pe3020中，控溫使混合物溫度為95℃，然后加入85℃的mdi，在真空條件下繼續(xù)攪拌該混合物20秒，倒入預(yù)熱160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化16小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在110℃烘箱中熟化16個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

對比例5

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將pcl-220n加熱到95℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，再將熔融的hqee加入到pcl-220n中，控溫使混合物溫度為95℃，然后加入85℃的mdi，在真空條件下繼續(xù)攪拌該混合物20秒，倒入預(yù)熱160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化16小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在110℃烘箱中熟化16個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

對比例6

所用原料及工藝如下，各組分均為質(zhì)量份數(shù)：

將pcl-220n加熱到95℃，然后加入1010，用漿式攪拌器以2800r/min的速度攪拌，然后加入85℃的mdi，改用120r/min的速度繼續(xù)攪拌該混合物，攪拌過程控溫，保證溶液溫度在85℃至90℃，反應(yīng)2個小時后將液體溫度升至100℃，再將熔融的hqee加入到反應(yīng)液中，以2800r/min的速度在真空條件下攪拌20秒，倒入預(yù)熱160℃的恒溫金屬案板上，40分鐘后將料板從案板中取出立即移入100℃烘箱中熟化16小時。熟化后的料板進(jìn)行破碎，烘干，注塑成所需試片與試塊，注塑試樣放在110℃烘箱中熟化16個小時后自然冷卻待測試。測試數(shù)據(jù)見表1。

注：實施例中所涉及的hqee均為真空攪拌下緩慢融化。

表1對比例1-6與實施例5的力學(xué)性能結(jié)果表

1)所有壓變數(shù)據(jù)的壓縮率均為25％，此壓縮率為密封行業(yè)的測試標(biāo)準(zhǔn)，相比astmd395的壓縮率10％或15％具有更大的壓縮量，相比astmd395的測試結(jié)果，本測試方法結(jié)果偏大，但更能說明材料壓縮永久變形性能。

2)23℃壓縮永久變形測試時間為168小時；100℃壓縮永久變形的測試時間為24小時。

3)耐水解性能試驗測試水溫為100℃，實際水溫平均為96℃。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。