一種澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法。該彈性體由包括以下重量份的組分制成：聚醚多元醇40～60份，多亞甲基多苯基多異氰酸酯20～40份，擴鏈劑10～30份。本發(fā)明提供的方法具有節(jié)省能源、操作簡單、施工方便等優(yōu)點，對設(shè)備要求較低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種聚氨酯彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯彈性體大分子主鏈上含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯基團，它是一類介于橡膠和塑料之間的新型高分子合成材料，其大分子主鏈?zhǔn)怯删埘セ蚓勖训榷嘣嫉娜嵝枣湺闻c異氰酸酯和擴鏈劑等構(gòu)成的剛性鏈段鑲嵌而成的，這種結(jié)構(gòu)使聚氨酯彈性體具有高強度、高彈性、高伸長率、高耐磨性等許多突出優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。
[0003]聚氨酯彈性體按其加工方法可分為澆注型、熱塑型、混煉型三大類，其中澆注型聚氨酯彈性體是最重要的一類。近年來，隨著反應(yīng)注射模塑技術(shù)的發(fā)展，澆注型聚氨酯彈性體的產(chǎn)量有所下降，但由于澆注型聚氨酯彈性體能夠最大限度地發(fā)揮聚氨酯彈性體的特點，而且其在成型大型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件方面具有獨特的優(yōu)勢，因此，澆注型聚氨酯彈性體目前仍是較活躍的研究領(lǐng)域之一。
[0004]澆注型聚氨酯彈性體(CPUR)具有化學(xué)結(jié)構(gòu)多元化、粘度易調(diào)整、加工工藝性優(yōu)良、易于投入工業(yè)化生產(chǎn)、使用方便、固化快等優(yōu)點，因此非常適合于制作大型復(fù)雜構(gòu)件，目前CPUR大多采用加熱固化的預(yù)聚法工藝進行，成本較高，對工裝設(shè)備和工藝操作的要求也較為嚴(yán)格。而本專利利用一步法制備綜合性能較優(yōu)的澆注型聚氨酯彈性體，該法具有節(jié)省能源、操作簡單、施工方便等優(yōu)點，對設(shè)備要求較低，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)聚體法制備澆注型聚氨酯彈性體的耗能多、成本高，對設(shè)備和工藝要求嚴(yán)格等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種澆注型聚氨酯彈性體及其制備方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種聚氨酯彈性體，該彈性體由包括以下重量份的組分制成:
[0008]聚醚多元醇40~60份，
[0009]多亞甲基多苯基多異氰酸酯 20~40份，
[0010]擴鏈劑10~30份。
[0011]所述的聚氨酯彈性體為澆注型聚氨酯彈性體。
[0012]所述的聚氨酯彈性體由包含以下重量份的組份制成:聚醚多元醇40~60份，多亞甲基多苯基多異氰酸酯21.4~38.3份，擴鏈劑12.7~28.6份。
[0013]所述的聚醚多元醇為聚丙二醇或聚四氫呋喃二醇。
[0014]所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯為日本聚氨酯工業(yè)株式會社MillionateMR-200、巴斯夫Lupranate M20S、日本Upjohn公司PAP1-135或煙臺萬華PM-200中的一種。
[0015] 所述的擴鏈劑為3,3' -二氯-4,4' -二氨基二苯基甲烷、一縮二乙二醇或
1,4-丁二醇。[0016]所述的澆注型聚氨酯彈性體中硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算公式為:
[0017]硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(擴鏈劑+ 二異氰酸酯)/ (聚醚多元醇+擴鏈劑+ 二異氰酸酯)。
[0018]一種上述聚氨酯彈性體的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0019](I)按上述配比稱取40~60份干燥的聚醚多元醇、10~30份干燥的擴鏈劑與20~40份的多亞甲基多苯基多異氰酸酯混合，攪拌均勻，澆入模具中；
[0020](2)將步驟(1)混合均勻的原料固化、熟化，冷卻至室溫，得到澆注型聚氨酯彈性體。
[0021]所述的步驟(1)中聚醚多元醇干燥的條件為:干燥溫度為110°C真空脫水3h。
[0022]所述的步驟(1)中擴鏈劑的干燥的條件為:干燥溫度為110°C真空脫水3h。
[0023]所述的步驟(1)中攪拌時間為3~5min,攪拌速度為100~120r/min。
[0024]所述的步驟(1)中模具預(yù)先涂有硅酮脫模劑，將具有脫模劑的模具加熱，加熱溫度為 90 ~110°C。
[0025]所述的步驟(2)中固化是指在溫度為90~110°C的真空烘箱內(nèi)進行脫泡固化。
[0026]所述的步驟(2)中 固化的時間為2~4h。
[0027]所述的步驟(2)中熟化的溫度為120~160°C，時間為6~10h。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0029]由于所有的預(yù)聚物體系對溫度、濕度變化都很敏感，工藝操作必須嚴(yán)格控制，本發(fā)明工藝過程簡單，周期短，成本低。與預(yù)聚體法相比，預(yù)聚體法中預(yù)聚體通常粘度較高，操作較復(fù)雜，而且需要通過加熱反應(yīng)生成預(yù)聚體，對設(shè)備要求較為嚴(yán)格。本發(fā)明采用一步法操作簡單，設(shè)備要求相對較低，生產(chǎn)成本低。
【具體實施方式】
[0030]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0031]以下所用的硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(擴鏈劑+ 二異氰酸酯)/ (聚醚多元醇+擴鏈劑+ 二異氰酸酯)。
[0032]以下所用的聚醚多元醇脫水干燥條件為:溫度為110°C真空脫水3h。
[0033]以下所用的擴鏈劑脫水干燥條件為:溫度為110°C真空脫水3h。
[0034]實施例1
[0035](I)將聚丙二醇和1，4- 丁二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取60份干燥過的聚丙二醇、12.7份干燥的擴鏈劑1，4- 丁二醇和27.3份多亞甲基多苯基多異氰酸酯PM-200混合，100r/min攪拌速度下攪拌5min,混合均勻；
[0036](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為90°C)中，在真空烘箱90°C下固化4h，并在160°C下熟化為6h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0037](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0038]實施例2
[0039](I)將聚丙二醇和1，4- 丁二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚丙二醇、17.2份干燥的擴鏈劑1，4- 丁二醇和32.8份多亞甲基多苯基多異氰酸酯PM-200混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min,混合均勻；[0040](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為100°C沖，在真空烘箱100°C下固化3h，并在150°C下熟化為7h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0041](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-92進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-92進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0042]實施例3
[0043](I)將聚丙二醇和1，4- 丁二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取40份干燥過的聚丙二醇、21.7份干燥的擴鏈劑1，4- 丁二醇和38.3份多亞甲基多苯基多異氰酸酯PM-200混合，120r/min攪拌速度下攪拌3min,混合均勻；
[0044](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為Il(TC)中，在真空烘箱110°C下固化2h，并在140°C下熟化為8h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0045](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0046]實施例4
[0047](I)將聚丙二醇和3，3' -二氯-4，4' -二氨基二苯基甲烷分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚丙二醇、28.6份干燥的擴鏈劑3，3^ -二氯-4，4' - 二氨基二苯基甲烷和21.4份多 亞甲基多苯基多異氰酸酯PM-200混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min，混合均勻；
[0048](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為95°C)中，在真空烘箱95°C下固化3.5h，并在130°C下熟化為9h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0049](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T 531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0050]實施例5
[0051](I)將聚丙二醇和一縮二乙二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚丙二醇、18.9份干燥的擴鏈劑一縮二乙二醇和31.1份多亞甲基多苯基多異氰酸酯PM-200混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min,混合均勻；
[0052](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為105°C)中，在真空烘箱105°C下固化2.5h，并在120°C下熟化為10h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0053](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0054]實施例6
[0055](I)將聚丙二醇和1，4_ 丁二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚丙二醇、17.2份干燥的擴鏈劑1，4- 丁二醇和32.8份多亞甲基多苯基多異氰酸酯Millionate MR-200混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min,混合均勻；
[0056](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為95°C)中，在真空烘箱95°C下固化3.5h，并在130°C下熟化為9h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0057](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0058]實施例7
[0059](I)將聚丙二醇和3，3' -二氯-4，4' -二氨基二苯基甲烷分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚丙二醇、28.6份干燥的擴鏈劑3，3' -二氯-4，4' - 二氨基二苯基甲燒和21.4份多亞甲基多苯基多異氰酸酯Lupranate M20S混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min,混合均勻；
[0060](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為95°C)中，在真空烘箱95°C下固化3.5h，并在130°C下熟化為9h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0061](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0062]實施例8
[0063]I)將聚四氫呋喃二醇。和一縮二乙二醇分別在110°C下真空脫水3h，稱取50份干燥過的聚四氫呋喃二醇、18.9份干燥的擴鏈劑一縮二乙二醇和31.1份多亞甲基多苯基多異氰酸酯PAP1-135混合，110r/min攪拌速度下攪拌4min,混合均勻；
[0064](2)將上述均勻混合液澆入涂有硅酮脫模劑的模具(加熱溫度為110°C沖，在真空烘箱110°C下固化2h，并在140°C下熟化為8h，得到澆注型聚氨酯彈性體；
[0065](3)將熟化好的聚氨酯彈性體取出，冷卻至室溫，測其力學(xué)性能，硬度按照GB/T531-2009進行測定，拉伸強度按照GB/T 528-2009進行測定，性能測試結(jié)果見表1。
[0066]表1聚氨酯彈性體性能
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種聚氨酯彈性體，其特征在于:該彈性體由包括以下重量份的組分制成: 聚醚多元醇40~60份， 多亞甲基多苯基多異氰酸酯20~40份， 擴鏈劑10~30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征在于:所述的聚氨酯彈性體為澆注型聚氨酯彈性體； 或所述的聚氨酯彈性體由包含以下重量份的組份制成:聚醚多元醇40~60份，多亞甲基多苯基多異氰酸酯21.4~38.3份，擴鏈劑12.7~28.6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征在于:所述的聚醚多元醇為聚丙二醇或聚四氫呋喃二醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的聚氨酯彈性體，其特征在于:所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，優(yōu)選 Millionate MR-200、Lupranate M20S、PAP1-135 或 PM-200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征在于:所述的擴鏈劑為3，3'-二氯-4，4' - 二氨基二苯基甲烷、一縮二乙二醇或1，4- 丁二醇。
6.—種上述權(quán)利要求1-5中任一所述的聚氨酯彈性體的制備方法,其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)按權(quán)利要求1所述的配比稱取40~60份干燥的聚醚多元醇、10~30份干燥的擴鏈劑與20~40份的多亞甲基多苯基多異氰酸酯混合，攪拌均勻，澆入模具中； (2)將步驟(1)混合均勻的原料固化、熟化，冷卻至室溫，得到澆注型聚氨酯彈性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中聚醚多元醇干燥的條件為:干燥溫度為110°c真空脫水3h ； 或所述的步驟(1)中擴鏈劑的干燥的條件為:干燥溫度為110°C真空脫水3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中攪拌時間為3~5min,攬拌速度為100~120r/min ； 或所述的步驟(1)中模具預(yù)先涂有硅酮脫模劑，將具有脫模劑的模具加熱，加熱溫度為90 ~IlOO。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中固化是指在溫度為90~110°C的真空烘箱內(nèi)進行脫泡固化。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中固化的時間為2~4h ; 或所述的步驟(2)中熟化的溫度為120~160°C，時間為6~10h。
【文檔編號】C08G18/76GK103665314SQ201210362041
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】劉明昌 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司