一種聚氨酯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（PU)彈性體及其制備方法，特別涉及具有良好的力學(xué)性 能和優(yōu)異耐疲勞性的高性能聚氨酯彈性體。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，基于1，5-萘二異氰酸酯（NDI)型的聚氨酯彈性體在力學(xué)、回彈和耐疲 勞性能等方面具有其他種類異氰酸酯的PU彈性體產(chǎn)品所無法企及的優(yōu)勢(shì)，一直以來作為 聚氨酯彈性體領(lǐng)域的高端產(chǎn)品應(yīng)用于特殊領(lǐng)域。但由于NDI本身的特性，使得所制備的NDI 型預(yù)聚體無法長期儲(chǔ)存，必須在短期（3~4h)內(nèi)盡快進(jìn)行下一步的反應(yīng)，否則會(huì)極易發(fā)生 副反應(yīng)，導(dǎo)致預(yù)聚體黏度變大而變質(zhì)，無法制備性能穩(wěn)定的聚氨酯彈性體制品。同時(shí)預(yù)聚體 不穩(wěn)定的特性還造成無法采用半預(yù)聚法的聚氨酯彈性體澆注工藝，只能采用預(yù)聚法的工藝 制備彈性體制品，導(dǎo)致預(yù)聚體黏度較大。CN101265315A和CN1011861346A等專利中均公 布了制備可穩(wěn)定儲(chǔ)存的NDI預(yù)聚體的方法，但是生產(chǎn)過程中需要快速冷卻預(yù)聚體，這與普 通預(yù)聚體的制備工藝相比，大大增加了預(yù)聚體生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性、生產(chǎn)成本等。同時(shí)，其所 開發(fā)的穩(wěn)定儲(chǔ)存型NDI預(yù)聚體使用1，4- 丁二醇擴(kuò)鏈，與普通的聚氨酯澆注機(jī)設(shè)備相比，NDI 預(yù)聚體用澆注機(jī)必須能滿足精確的溫度控制和良好的脫泡裝置并可充惰性氣體，以保證預(yù) 聚體的穩(wěn)定性。并且由于混合比率大約是100份高黏度NDI預(yù)聚體比4份黏度相對(duì)較低的 1，4_ 丁二醇，所以對(duì)澆注機(jī)計(jì)量泵壓力的穩(wěn)定性要求也極為苛刻。而為了保證NDI預(yù)聚體 反應(yīng)的一致性和穩(wěn)定性，還需使用特殊的熔化設(shè)備來把固體預(yù)聚體融為液態(tài)而不妨礙其反 應(yīng)。這均大大提高了穩(wěn)定儲(chǔ)存NDI預(yù)聚體在澆注生產(chǎn)彈性體時(shí)的復(fù)雜性、增加了設(shè)備成本 等。
[0003] 為解決NDI預(yù)聚體價(jià)格昂貴、制備和使用工藝復(fù)雜等問題，王曉鳴，劉鴻慈，等.基 于MDI/NDI的聚氨酯彈性體的結(jié)構(gòu)與性能[J]，合成橡膠工業(yè)，2007, 30 (2)，107~110.合 成了基于MDI/NDI的聚氨酯彈性體，但由于其中MDI的存在所造成的彈性體材料在動(dòng)態(tài)負(fù) 荷下形變較大、內(nèi)生熱大、磨損嚴(yán)重、耐疲勞性能差等問題無法解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種聚氨酯彈性體，該彈性體具有良好的 力學(xué)性能和優(yōu)異的耐疲勞性。
[0005] 本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種該聚氨酯彈性體的制備方法。
[0006] 本發(fā)明聚氨酯彈性體由預(yù)聚體組分（A組分）和擴(kuò)鏈劑組分（B組分）兩部分組成， 以重量份計(jì)包括：
[0007] (1)A組分
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚氨酯彈性體，由預(yù)聚體組分（A組分）和擴(kuò)鏈劑組分（B組分）兩部分組成，以 重量份計(jì)包括： (1)A組分 大分子二元醇 1〇〇份 1，5-萘二異氰酸酯（NDI) 5~20份 對(duì)苯二異氰酸酯（PI3DI) 10~30份或3,3_二甲基_4,4_聯(lián)苯二異氰酸酯（TODI) 10~50份 (2) B組分 大分子二元醇 0~100份 擴(kuò)鏈劑 8~30份 催化劑 0. 02~0. 5份 A/B重量比為 100/8~30 所述大分子二元醇選自分子量為500-3000的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氫 呋喃二元醇（PTMG)或其組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是聚酯二元醇是指小分子二元羧酸和 小分子二元醇的反應(yīng)產(chǎn)物，或各種內(nèi)酯與二元醇反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨酯彈性體，其特征是聚酯二元醇是指己內(nèi)酯與乙二醇、 二甘醇反應(yīng)制備的e-聚己內(nèi)酯二元醇（PCL)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是所述的擴(kuò)鏈劑為小分子二元醇、小 分子三元醇、三官能度醇胺或氨類聚氨酯擴(kuò)鏈交聯(lián)劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯彈性體，其特征是A組分中異氰酸酯為1，5-萘二異氰 酸酯（NDI)和對(duì)苯二異氰酸酯（proi)，擴(kuò)鏈劑為小分子二元醇、小分子三元醇、三官能度醇 胺或其組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯彈性體，其特征是小分子二元醇是指乙二醇、二乙二 醇、丙二醇、1，4_丁二醇、己二醇、戊二醇、間苯二酚雙（0-羥乙基）醚（HER)或?qū)漉?雙 (0-羥乙基）醚（HQEE);三官能度醇胺是指三異丙醇胺（TIPA);小分子三元醇是指三羥甲 基乙烷（TME)、甘油（GLY)、三羥甲基丙烷（TMP)或聚己內(nèi)酯三醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯彈性體，其特征是A組分中異氰酸酯為1，5-萘二異氰 酸酯（NDI)和T0DI，擴(kuò)鏈劑為小分子二元醇、小分子三元醇、芳香族二元胺、三官能度醇胺 或其組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚氨酯彈性體，其特征是小分子二元醇是指乙二醇、二乙二 醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、己二醇或戊二醇；小分子三元醇是指三羥甲基乙烷（TME)、甘油 (GLY)、三羥甲基丙烷（TMP)或聚己內(nèi)酯三醇；芳香族二元胺是指3, 3' -二氯-4,4' -二苯 基甲烷二胺（MOCA)、3, 5-二甲硫基甲苯二胺（DMTDA)、3, 5-二乙基甲苯二胺（DETDA)、4， 4'-亞甲基雙（3-氯-2,6-二乙基苯胺（MCDEA)、2,4-二氨基-3, 5-二甲硫基氯苯（TX-2); 三官能度醇胺是指三異丙醇胺（TIPA)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是所述的催化劑為叔胺類、有機(jī)鉍類 或有機(jī)錫類化合物中的一種或多種混合物。
10. -種制備權(quán)利要求1~10之一所述的聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟： (1)A組分的制備：將計(jì)量的大分子二元醇在95~120°C、-0. 098~-0.IMPa下脫水 2~3h，然后保持溫度在110~130°C下加入計(jì)量的NDI，在該溫度下反應(yīng)10~30min，降溫 至60~80°C，再加入計(jì)量的PPDI或TODI，若加入PPDI保持反應(yīng)溫度為70~80°C，若加入 TODI保持反應(yīng)溫度為90~100°C，反應(yīng)時(shí)間均為1. 5~2. 5h，達(dá)到理論NC0%值后，抽真空 脫泡，降溫出料，密封保存； (2)B組分的制備：將大分子二元醇、液體擴(kuò)鏈劑或預(yù)先融化為液體的擴(kuò)鏈劑、催化劑 按計(jì)量進(jìn)行攪拌，混合均勻，保持B組分為液體狀態(tài)使用； (3) 彈性體的制備：物料澆注可采用機(jī)器澆注或手工澆注，A組分溫度為75~90°C，B 組分溫度為45~120°C，將兩組分充分混合均勻，注入溫度為110~130°C的模具中，脫模 時(shí)間30~60min，脫模后制品需在110~130°C溫度下后硫化16~24h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚氨酯彈性體及其制備方法，由兩部分組成，以重量份計(jì)包括，A組分：大分子二元醇100份，1，5-萘二異氰酸酯(NDI)5～20份，對(duì)苯二異氰酸酯(PPDI)10～30份或3，3-二甲基-4，4-聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)10～50份；B組分：大分子二元醇0～100份，擴(kuò)鏈劑8～30份，催化劑0.02～0.5份；A/B重量比為100/8～30。本發(fā)明所制備的預(yù)聚體具有良好儲(chǔ)存穩(wěn)定性，黏度較低，改善了A/B組份間巨大的比例差異，不需采用特殊裝備的彈性體澆注機(jī)，簡化了預(yù)聚體的生產(chǎn)和澆注使用工藝，也直接降低了彈性體材料的成本。
【IPC分類】C08G18-48, C08G18-66, C08G18-76, C08G18-32, C08G18-42, C08G18-10
【公開號(hào)】CN104817683
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510226943
【發(fā)明人】蘇麗麗, 石雅琳, 韓冰, 鄭直, 王振
【申請(qǐng)人】黎明化工研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日