CN100500762C - 浇注型聚氨酯弹性体组合物 - Google Patents
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Abstract
浇注型聚氨酯弹性体组合物，采用双组分体系，一种是由预聚物和芳香二元胺固化剂两种组分组成，预聚物是由MDI/TDI共混二异氰酸酯与聚醚多元醇在70℃～90℃反应，得到异氰酸根含量为4～6%的预聚物；另一种是由预聚物与聚合物组分两种组分组成，预聚物是由二异氰酸酯与聚醚多元醇在70℃～90℃反应，得到异氰酸根含量为8～14%的预聚物，聚合物组分是由聚环氧丙烷醚多元醇、芳香二元胺固化剂和催化剂制备而成。本发明由于主要采用了以MDI为主的二异氰酸酯，大大降低了预聚物中游离TDI的含量，选用芳胺类扩链剂，工艺性能良好，制品具有优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种浇注型聚氨酯弹性体组合物。
背景技术
聚氨酯是一种性能介于橡胶与塑料之间的高分子合成材料，其特点是硬度调整范围宽，既有橡胶的弹性又有塑料的硬度，具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能。用于生产聚氨酯弹性体的预聚物通常都是采用TDI或MDI和多元醇反应制得的，前者通常采用胺类扩链剂用于聚氨酯弹性体的生产，如MOCA、DMTDA等，后者通常采用醇类扩链剂如1，4丁二醇、HQEE等。由于TDI的饱和蒸汽压低，挥发性高，毒性大，TDI型聚氨酯预聚物在生产和加工过程中会对人体造成较大的危害。而MDI的饱和蒸汽压高，不易挥发，对人体的危害较小，但MDI型聚氨酯预聚物使用起来反应速度快，加工工艺性能差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种毒性小，可以使制品具有优异力学性能的浇注型聚氨酯弹性体组合物。
解决上述技术问题的浇注型聚氨酯弹性体组合物，本发明采用双组分体系，分别有两种方式。
第一种：包括A组分和B组分
A组分：一种预聚物，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，由二异氰酸酯25％～35％与聚醚多元醇65％～75％在70℃～90℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为4～6％的预聚物，所述聚醚多元醇采用官能度为2或3，数均分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇(PPG)，所述二异氰酸酯由二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯(TDI)共混组成，其中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～50％，优选5％～20％。
B组分：一种芳香二元胺固化剂，选自3，3′—二氯—4，4′—二氨基二苯基甲烷(MOCA)或3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)，优选MOCA。
A组分与B组分单独包装，用于制品生产时，将二元胺固化剂(B组分)与预聚物(A组分)以0.85～1.0NH2/NCO的当量比进行混合反应，混合温度为75℃～90℃。然后按照通常方式浇注、硫化成型，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，在100℃～115℃后硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品。
第二种：
C组分：一种预聚物，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，由二异氰酸酯30％～50％与聚醚多元醇50％～70％在70℃～90℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为8～14％的预聚物，所述聚醚多元醇采用官能度为2或3，数均分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇，所述二异氰酸酯由二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯(TDI)共混组成，其中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～50％，优选5％～20％。
D组分：一种聚合物组分，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，将官能度为2或3，分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇69.5％～81％、芳香二元胺固化剂18％～30％、催化剂0.2％～1％，在100～110℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分，其中催化剂选自二月桂酸二丁基锡、有机铅、有机铋、有机锌、有机汞中的一种或一种以上，芳香二元胺固化剂选自3，3′—二氯—4，4′—二氨基二苯基甲烷或3，5-二甲硫基甲苯二胺。
C组分与D组分单独包装，用于制品生产时，预聚物与聚合物组分以1：1的重量比例混合，混合温度为25℃～40℃，然后按照通常方式浇注、硫化成型，制品硫化温度为70℃～100℃，硫化20分钟，得到聚氨酯弹性体制品。
称谓A、B、C、D组分只是为了表述上的方便。
其中A或C预聚物以及D组分中的聚醚多元醇可以具体选用PPG2000、PPG3000、PPG1000、PPG3600等。所述二苯基甲烷二异氰酸酯可以是纯二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)、炭化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)，含有50％2，4-MDI的MDI-50。
本发明采用MDI/TDI共混二异氰酸酯用于预聚物的合成，由于主要采用了以MDI为主的二异氰酸酯，大大降低了预聚物中游离TDI的含量，减少了生产过程中TDI对人体的伤害，选用芳胺类扩链剂用于聚氨酯弹性体的制作，工艺性能良好，制品具有优异的力学性能。主要用于聚醚型聚氨酯弹性体制品的制作，如聚氨酯胶轮、聚氨酯板材、胶辊等制品。
具体实施方式
实施例所用材料如下：
PPG2000 数均分子量20000，不饱和度0.005mmol/g聚环氧丙烷醚二元醇
PPG1000 数均分子量10000，不饱和度0.005mmol/g聚环氧丙烷醚二元醇
PPG3000 数均分子量30000，不饱和度0.005mmol/g聚环氧丙烷醚二元醇
PPG3600 数均分子量6000，伯羟基含量70％，环聚环氧丙烷醚三元醇
MDI-100 4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯
MDI-50 4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯50％，2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯50％
MOCA 3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷
TDI-80 2，4-甲苯二异氰酸酯80％，2，6-甲苯二异氰酸酯20％
实施例1：
聚合物组分：官能度2、分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)30％、官能度3、分子量6000的聚醚多元醇(PPG3600)39.5％，3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)30％、汞催化剂0.5％按照本发明所述方法制备。
预聚物：是以2官能度、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)55％、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)40％，甲苯二异氰酸酯(TDI-80)5％在70℃～90℃反应2～3小真空(—0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为10％的预聚物。
预聚物与聚合物组分以1：1的比例混合，混合温度为25℃～40℃，制品硫化温度为70℃～100℃，硫化20分钟，得到聚氨酯弹性体制品。
实施例2：
聚合物组分：官能度2、分子量3000的聚醚多元醇(PPG3000)81％、3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)18％、铋催化剂1.0％。
预聚物：是以2官能度、分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)66％、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)36％，甲苯二异氰酸酯(TDI-80)8％在70℃～90℃反应2～3小真空(—0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为13％的预聚物。
预聚物与聚合物组分以1：1的比例混合，混合温度为25℃～40℃，制品硫化温度为70℃～100℃，硫化20分钟，得到聚氨酯弹性体制品。
实施例3：
预聚物：是以2官能度、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)67.6％、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)22.4％，甲苯二异氰酸酯(TDI-80)10％在70℃～90℃反应2～3小真空(—0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为5％的预聚物。。
固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)
预聚物和MOCA以0.9的NH2/NCO的当量比进行混合反应，混合温度为75℃～90℃，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，在100℃～115℃后硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品。
对比实例：是以2官能度、分子量1000的聚醚多元醇(PPG1000)76％、甲苯二异氰酸酯(TDI-80)24％，得到异氰酸根含量5％的预聚体。
固化剂选自3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)，预聚物和MOCA以0.9的NH2/NCO的当量比进行反应，混合温度为75℃～90℃，制品硫化温度为100℃～115℃，硫化20～60分钟脱模，在100℃～115℃后硫化8～10小时，得到聚氨酯弹性体制品。
聚氨酯弹性体制品性能如下表：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比实例 |
| 硬度(邵A) | 95 | 80 | 90 | 90 |
| 拉伸强度(Mpa) | 27 | 18 | 25 | 21 |
| 伸长率％ | 480 | 600 | 520 | 480 |
| 撕裂强度(KN/m) | 78 | 55 | 63 | 57 |
| 回弹％ | 30 | 45 | 30 | 25 |
Claims (4)
1、一种浇注型聚氨酯弹性体组合物，其特征在于由两种组分组成：
A组分：一种预聚物，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，由二异氰酸酯25％～35％与聚醚多元醇65％～75％在70℃～90℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为4～6％的预聚物，所述聚醚多元醇采用官能度为2或3，数均分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇，所述二异氰酸酯由二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯共混组成，其中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～50％；
B组分：一种芳香二元胺固化剂，选自3，3′—二氯—4，4′—二氨基二苯基甲烷或3，5-二甲硫基甲苯二胺。
2、根据权利要求1所述的浇注型聚氨酯弹性体组合物，其特征在于所述A组分中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～20％。
3、一种浇注型聚氨酯弹性体组合物，其特征在于由两种组分组成：
C组分：一种预聚物，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，由二异氰酸酯30％～50％与聚醚多元醇50％～70％在70℃～90℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为8～14％的预聚物，所述聚醚多元醇采用官能度为2或3，数均分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇，所述二异氰酸酯由二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯共混组成，其中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～20％；
D组分：一种聚合物组分，按照如下制备方法得到：以重量百分数计，将官能度为2或3，分子量在1000～3000范围内的聚环氧丙烷醚多元醇69.5％～81％、芳香二元胺固化剂18％～30％、催化剂0.2％～1％，在100～110℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分，其中催化剂选自二月桂酸二丁基锡、有机铅、有机铋、有机锌、有机汞中的一种或一种以上，芳香二元胺固化剂选自3，3′—二氯—4，4′—二氨基二苯基甲烷或3，5-二甲硫基甲苯二胺。
4、根据权利要求3所述的浇注型聚氨酯弹性体组合物，其特征在于所述C组分中甲苯二异氰酸酯占共混二异氰酸酯总重量的5％～20％。
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