專利名稱：一種有機高分子聚氨酯彈性體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機高分子聚氨酯彈性體及其制備方法。
背景技術：
皮帶輸送機作為一種輸送設備廣泛應用于礦山、港口、火力發(fā)電廠及建材等行業(yè)， 是應用最廣泛的輸送設備之一。帶式輸送機廣泛應用于工礦企業(yè)，托輥是帶式輸送機的重要組成部分。托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。因此托輥運轉必須靈活可靠，減少輸送帶同托輥以及托輥配件的摩擦力，對輸送帶的壽命起著關鍵作用。它種類多，數(shù)量大，占了一臺帶式輸送機總成本的35%，承受了 70%以上的的阻力，托輥的質量直接影響帶式輸送機整機的正常運行、使用壽命和能耗。因此托輥的質量尤為重要。目前國內帶式輸送機上使用的托輥均一般采用傳統(tǒng)的無縫鋼管材質制作而成，為節(jié)省材料費、降低成本，也可使用有縫鋼管做外殼，但對焊縫要求較高，若焊接時殘留有焊渣則會刮破輸送帶。以上以金屬為外殼的托輥都具有易生銹，不耐酸、堿、鹽等化工物質腐蝕的缺憾，一般使用壽命只要1-2年，磨耗較高，因而縮短了皮帶的使用壽命。且金屬托輥與輸送帶摩擦分產(chǎn)生靜電，從而會引起輸送帶的燃燒，引發(fā)其他火災，安全難以得到保證。聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，英文名稱是polyurethane，它是一種新興的有機高分子材料，被譽為“第五大塑料”，因其卓越的性能而被廣泛應用于國民經(jīng)濟眾多領域。產(chǎn)品應用領域涉及輕工、化工、電子、紡織、醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國防、航天、航空等。聚氨酯膠輥有發(fā)展前途。聚氨酯膠輥由鐵輥芯和澆注聚氨酯彈性體包膠層組成。 在聚氨酯膠輥的制造過程中，若工藝配方處理不當，可能使膠輥在使用過程中出現(xiàn)脫芯等問題。1.在聚氨酯料液澆注過程中，要求鐵芯和模具的溫度與聚氨酯料液的溫度相近。 當二者溫差較大時，會造成物料的固化速度不均勻，結果導致聚氨酯材料固化后產(chǎn)生較大的內應力。由于剛剛固化的聚氨酯強度很低，脫模后彈性體內部內應力會集中在鐵芯的結合面上，形成較多的裂紋，嚴重時會出現(xiàn)明顯的裂縫。2.在金屬輥芯四周澆注聚氨酯液體原料，形成的聚氨酯彈性體與輥芯之間有一定的結合力。但聚氨酯托輥在動態(tài)工作狀態(tài)下，聚氨酯彈性體與輥芯之間會產(chǎn)生較大的剪切力，托輥的聚氨酯層有時會發(fā)生“脫膠”、“掉塊”等現(xiàn)象。這對聚氨酯與金屬的結合強度有相當高的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于為了克服金屬材質托輥使用中存在的關鍵缺陷的不足，提供一種彈性高、延展性強、硬度高用于托輥的有機高分子聚氨酯彈性體及其制備方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種有機高分子聚氨酯彈性體，其特征在于主要由以下組分按重量比構成
低聚物多元醇40% 65%、甲苯二異氰酸酯20% 38%、3，3，- 二氯-4，4，- 二苯基甲烷二胺6% 13%、配合劑8% 12% ；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合。所述阻燃劑為添加型阻燃劑，在四(2-氯乙基)-2. 2- 二 (氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種。所述抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑。一種上述的有機高分子聚氨酯彈性體的制備方法，包括如下步驟1)將40% 65%的低聚物多元醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在110 140°C溫度下脫水抽真空lh，然后降溫到65 75°C，加入20% 38%的甲苯二異氰酸在 75士5°C下攪拌反應1. 5 池，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；
2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入6% 13%的3，3’- 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、8% 12%的配合劑，混合攪拌均勻1 2min，抽真空2 3min，得聚氨酯高分子材料；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合；
3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至80 110°C的涂有脫模劑的模具中， 于100 120°C下一次硫化10 15min，脫模；
4)將脫模后的制品放入90 110°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需5 8h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。所述步驟2中的阻燃劑為添加型阻燃劑，在四(2-氯乙基)-2. 2-二 (氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種。所述步驟2中的抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明產(chǎn)品耐磨性好，硬度范圍寬，其硬度約為邵氏AlO到邵氏D80，而且在高硬度下仍具有400% 800%的伸長率，是天然橡膠和合成橡膠的2 3 倍；本發(fā)明產(chǎn)品中加入了阻燃劑、抗靜電劑，消除了托輥在運轉過程中產(chǎn)生的靜電及燃燒現(xiàn)象；本發(fā)明產(chǎn)品負載支撐容量大，很好的沖擊吸收性和阻尼性，難以摔壞、碰壞，且能有效地消除噪音和振動，耐油性能優(yōu)異。
具體實施例方式本發(fā)明有機高分子聚氨酯彈性體主要由以下組分按重量比構成
低聚物多元醇40% 65%、甲苯二異氰酸酯20% 38%、3，3，- 二氯-4，4，- 二苯基甲烷二胺6% 13%、配合劑8% 12% ；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合。所述阻燃劑為添加型阻燃劑，在四(2-氯乙基)-2. 2- 二(氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種。所述抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑。本發(fā)明有機高分子聚氨酯彈性體的制備方法，包括如下步驟1)將40% 65%的低聚物多元醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在110 140°C 溫度下脫水抽真空lh，然后降溫到65 75°C，加入20% 38%的甲苯二異氰酸在75士5°C 下攪拌反應1. 5 2h，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；
2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入6% 13%的3，3’ - 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、8% 12%的配合劑，混合攪拌均勻1 2min，抽真空2 3min，得聚氨酯高分子材料；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合；所述阻燃劑為添加型阻燃劑，在四 (2-氯乙基)-2. 2- 二(氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種； 所述抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑；
3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至80 110°C的涂有脫模劑的模具中，于 100 120°C下一次硫化10 15min，脫模；
4)將脫模后的制品放入90 110°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需5 8h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。下面就具體實施例，對本發(fā)明作進一步闡述。實施例一
本實施例有機高分子聚氨酯彈性體由已二酸聚酯二元醇53%、甲苯二異氰酸酯24%、 3，3，- 二氯-4，4，- 二苯基甲烷二胺11%、四(2-氯乙基)-2. 2- 二 (氯甲基)_1，3-亞丙基二磷酸酯8%、季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑4%構成。制備步驟1)將53%的已二酸聚酯二元醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在110°c溫度下脫水抽真空lh，然后降溫到65°C，加入24%的甲苯二異氰酸在75士5°C下攪拌反應1. 5h，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；
2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入11%的3，3’ - 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、8%的四(2-氯乙基)-2. 2- 二(氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、4%的季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑，混合攪拌均勻1. 5min，抽真空2min，得聚氨酯高分子材料；
3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至90°C的涂有脫模劑的模具中，于 110°C下一次硫化15min，脫模；
4)將脫模后的制品放入100°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需6h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。實施例二
本實施例有機高分子聚氨酯彈性體由已二酸聚酯二元醇60%、甲苯二異氰酸酯26%、 3，3，- 二氯-4，4，- 二苯基甲烷二胺6%、四(2-氯乙基)-2. 2- 二 (氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯8%。制備步驟1)將60%的已二酸聚酯二元醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在130°C溫度下脫水抽真空lh，然后降溫到70°C，加入26%的甲苯二異氰酸在75士5°C下攪拌反應2h，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；
2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入6%的3，3’- 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、8%的四(2-氯乙基)-2. 2- 二 (氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯，混合攪拌均勻lmin，抽真空2min，得聚氨酯高分子材料；
3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至85°C的涂有脫模劑的模具中，于 100°C下一次硫化12min，脫模；
4)將脫模后的制品放入110°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需5h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。實施例三
本實施例有機高分子聚氨酯彈性體由已聚氧化丙烯二醇48%、甲苯二異氰酸酯32%、3，3’ - 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺9%、季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑11%。制備步驟1)將48%的已聚氧化丙烯二醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在140°C溫度下脫水抽真空Ih左右，然后降溫到75°C，加入32%的甲苯二異氰酸在75士5°C下攪拌反應1. 5h，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；
2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入9%的3，3’- 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、11%的季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑，混合攪拌均勻2min，抽真空3min，得聚氨酯高分子材料；
3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至110°C的涂有脫模劑的模具中，于 120°C下一次硫化12min，脫模；
4)將脫模后的制品放入105°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需7h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。下面通過實驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明進行分析。1.多元醇的種類對彈性體性能的影響
由于已二酸酯二元醇和聚氧化丙烯二醇結構上的不同，由其得到的彈性體的性能也不完全相同，尤其是強度和耐油性能。以兩類多元醇分別制NCO質量分數(shù)為3%的預聚體，用 3，3’ - 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺擴鏈，得到彈性體。比較其物理力學性能和耐油、耐溶劑性能如表1所示。表1多元醇種類對聚氨酯彈性體性能的影響。
權利要求
1.一種有機高分子聚氨酯彈性體，其特征在于主要由以下組分按重量比構成低聚物多元醇40% 65%、甲苯二異氰酸酯20% 38%、3，3，- 二氯-4，4，- 二苯基甲烷二胺6% 13%、配合劑8% 12% ；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種有機高分子聚氨酯彈性體，其特征在于所述阻燃劑為添加型阻燃劑，在四(2-氯乙基)-2. 2- 二(氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種有機高分子聚氨酯彈性體，其特征在于所述抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑。
4.一種如權利要求1所述的有機高分子聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將40% 65%的低聚物多元醇加入配有溫度計、攪拌器、冷卻裝置及氮氣進口的反應釜中，在110 140°C溫度下脫水抽真空lh，然后降溫到65 75°C，加入20% 38% 的甲苯二異氰酸在75士5°C下攪拌反應1. 5 池，然后真空脫氣泡，得異氰酸酯預聚體；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；2)將步驟1所得異氰酸酯預聚體中加入6% 13%的3，3’- 二氯-4，4’ - 二苯基甲烷二胺、8% 12%的配合劑，混合攪拌均勻1 2min，抽真空2 3min，得聚氨酯高分子材料；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合；3)將步驟2所得聚氨酯高分子材料澆入預熱至80 110°C的涂有脫模劑的模具中， 于100 120°C下一次硫化10 15min，脫模；4)將脫模后的制品放入90 110°C溫度的烘箱中繼續(xù)加熱硫化，即二次硫化；硫化時間需5 8h，即得有機高分子聚氨酯彈性體。
5.根據(jù)權利要求4所述的有機高分子聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于所述步驟2中的阻燃劑為添加型阻燃劑，在四(2-氯乙基)-2. 2- 二 (氯甲基)-1，3-亞丙基二磷酸酯、三(2，氯乙基)磷酸酯中任選一種。
6.根據(jù)權利要求4所述的有機高分子聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于所述步驟2中的抗靜電劑為季銨鹽陽離子與非離子復合型表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明為一種有機高分子聚氨酯彈性體及其制備方法。本發(fā)明產(chǎn)品主要由以下組分按重量比構成低聚物多元醇40%～65%、甲苯二異氰酸酯20%～38%、3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺6%～13%、配合劑8%～12%；其中所述低聚物多元醇在已二酸聚酯二元醇、聚氧化丙烯二醇中任選一種；所述配合劑為阻燃劑或抗靜電劑或兩者的組合。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明產(chǎn)品耐磨性好，硬度范圍寬，其硬度約為邵氏A10到邵氏D80，而且在高硬度下仍具有400%～800%的伸長率，是天然橡膠和合成橡膠的2～3倍；本發(fā)明產(chǎn)品負載支撐容量大，很好的沖擊吸收性和阻尼性，難以摔壞、碰壞，且能有效地消除噪音和振動，耐油性能優(yōu)異。
文檔編號C08G18/32GK102161742SQ20111007180
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者張居華 申請人:上?？迫A聚氨酯制品有限公司