CN102120877A - 超低硬度聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明超低硬度聚氨酯弹性体，由三种组份构成：A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯或其预聚物，预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物与官能度为2-3、数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇聚合而成。B组份由聚合物多元醇、催化剂和抗老化剂组成。C组份为数均分子量为1000到4000的聚合物线性单醇。A组份为预聚物时，与B组份的质量比为1∶0.8到1∶3。A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯时，与B组份的质量比为1∶19到1∶27。B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3。本发明还提供了该材料的制备方法，其组方简单，制作容易，所得制品环保安全，具有良好缓冲性能和抗压缩性能，硬度范围在邵氏0-15之间，表面光滑或有极低的粘性，用于制造缓冲和防磨等鞋业制品。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性体及其制备方法，特别涉及超低硬度聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
浇注聚氨酯弹性体是向模腔中浇注液体反应混合物生产制品的化学体系，具有机械强度高、耐磨、耐油、防滑、抗压缩、硬度范围广、缓冲性能好等优异特点，适于制作鞋部件。用于减震的鞋垫多采用低硬度弹性材料，通常的低硬度聚氨酯弹性体都是通过加入增塑剂得到，这种产品通过长时间的放置，增塑剂会迁移到鞋垫的表面，污染鞋袜，鞋垫的硬度也会升高，其应用受到了限制。
现有技术中关于低硬度聚氨酯弹性体给出了一些实例：
200910256449.3一种低硬度聚氨酯弹性体组合物，该专利中预聚物的制备用官能度为2或3，分子量在1000-3000的聚环氧丙烷醚多元醇；反应中用到了另一组分官能度为2或3，分子量在300到6000范围的聚环氧丙醚多元醇和催化剂、抗老剂等；产品硬度在邵氏A 0到20之间，相当于邵氏C 10到40。
03805398.5热固化性聚氨酯弹性体组合物、聚氨酯弹性体及其制造方法，该专利中预聚体的制备用了大分子量多元醇，其分子量范围在4000-20000的多元醇，最优分子量在8000-15000；反应中用到了固化剂聚氧化四亚甲基多元醇和链增长剂小分子量二元醇，如1，4-丁二醇等；产品硬度在邵氏A 10-70之间，多集中在邵氏A 30-40之间。
200580018314.3低硬度热固性聚氨酯弹性体及其生产方法，该专利中预聚体的制备用了大分子量多元醇，其分子量范围在5000-20000的多元醇，最优分子量在8000-12000；反应中固化剂采用了碳原子数为2到10，特别为2到4的，具有2到3个羟基的聚氧化烯多元醇和催化剂；产品硬度在邵氏A 10-40之间。
发明内容
本发明的目的是克服传统技术的缺陷，提供超低硬度聚氨酯弹性体及其制备方法，所得制品环保安全，具有舒适的触感，良好的缓冲性能和抗压缩性能，硬度范围在邵氏A 0-15之间，表面光滑或有极低的粘性。
为达到上述目的，本发明提供的超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶19-1∶27，B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％；
C组份为数均分子量为1000-4000的聚合物线性单醇。
本发明超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份混合的质量比为1∶22.1，B组份与C组份混合的质量比为1∶0.1，其中B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221、3官能度分子量10000聚环氧丙烷醚多元醇Z-3100与二月桂酸二丁基锡和UV-531的混合物，质量比为1000∶1000∶3∶5；C组份分子量2000的线性单醇D-2000。
本发明提供的超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，A组份、B组份、C组份单独存放，在生产时，将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至53℃。将A组分升温至55℃，加入到组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到50℃模具腔中，20分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 5。
为达到上述目的，本发明提供的另一种超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶0.8-1∶3，B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物，该预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物和官能度为2-3、数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇聚合而成；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％；
C组份为数均分子量为1000-4000的聚合物线性单醇。
本发明另一种超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：
A组份与B组份的质量比为1∶0.94，B组份与C组份的质量比为1∶0.1，其中B为组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡的混合物，质量比为1000∶2；C组份为分子量2000的线性单醇D-2000。
本发明提供的另一种超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，A组份、B组份、C组份单独存放，在生产时，将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至53℃。将A组分升温至55℃，加入到组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到50℃模具腔中，20分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 5。
为达到上述目的，本发明提供的第三种超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶0.8-1∶3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物，该预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物和官能度为2-3、数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇聚合而成；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％。
本发明第三种超低硬度聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶1.9，其中B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡和1010的混合物，其质量比为1000∶2∶1。
本发明提供的第三种超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，A组份、B组份单独存放，在生产时，将B组份在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时后降温至室温，取31克A组份加入到60克B组份中迅速混合均匀浇注到常温模具中，室温固化2分钟脱模，静止24小时后表面微粘，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 0。
本发明超低硬度聚氨酯弹性体由于单醇在反应体系中与异氰酸酯反应，起到链终结的作用，形成了一部分分子量较小的聚氨酯齐聚物，与后面形成的聚氨酯弹性体相互交织渗透，起到了增塑的作用，这种齐聚物相对于小分的增塑剂分子量比较大，又与聚氨酯弹性体具有相似的分子结构，因此，既能降低聚氨酯弹性体的硬度，又不会随着时间变长而析出到弹性体的表面。另外，没有使用小分子的扩链剂和交联剂。本发明提供的超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法组方简单，制作容易，所得制品环保安全，具有舒适的手感，良好的缓冲性能和抗压缩性能，硬度范围在邵氏A 0-15之间，表面光滑或有极低的粘性。
具体实施方式
本发明超低硬度聚氨酯弹性体，浇注原材料由三种组份构成：
A组份：由二苯基甲烷二异氰酸酯及其预聚物中的任意一种构成。预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物和官能度为2-3，数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇按照公知的方法聚合而成。
B组份：由聚合物多元醇、催化剂和抗老化剂组成。其中聚合物多元醇为数均分子量为6000到10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇。催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％。抗老化剂由1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种组成，占B组份总量的0.01-0.5％。
C组份：由聚合物线性单醇组成，其中单醇的数均分子量为1000到4000。
三种组份的质量比是：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯时和B组份按照1∶19到1∶27混合。
A组份为预聚物时和B组份按照质量比1∶0.8到1∶3混合；
B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3。
其制备方法是：A组份、B组份、C组份单独存放，在生产时A组份与C组份在温度为45℃-60℃，预混合10-30分钟，再加入B组份，迅速混合均匀浇注到模具中，1-20分钟脱模，80℃熟化4小时。得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 0-16。
以下结合实施例进一步说明本发明超低硬度聚氨酯弹性体其制备方法的技术方案：
实施例1：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物；B为组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡的混合物，质量比为1000∶2；C组份为分子量2000的线性单醇D-2000。
A组份与B组份的质量比为1∶0.94，分别取43克和40.3克，B组份与C组份的质量比为1∶0.1，C组份取4克。
将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至60℃。将43克A组分升温至60℃，加入到4克组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将40.3克B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到模具腔中，10分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，硬度邵氏A 7。
实施例2：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-100；B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221、3官能度分子量10000聚环氧丙烷醚多元醇Z-3100与二月桂酸二丁基锡和UV-531的混合物，质量比为1000∶1000∶3∶5；C组份分子量2000的线性单醇D-2000。
A组份与B组份混合的质量比为1∶22.1，分别取1.81克和40克，B组份与C组份混合的质量比为1∶0.1，C组份取4克。
将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至53℃。将1.81克A组分升温至55℃，加入到4克组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将40克B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到50℃模具腔中，20分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，硬度邵氏A 5。
实施例3：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物；B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡和1010的混合物，其质量比为1000∶2∶1。
A组份与B组份的质量比为1∶1.9，分别取31克和60克。
将B组份在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时后降温至室温，取31克A组份加入到60克B组份中迅速混合均匀浇注到常温模具中，室温固化2分钟脱模，静止24小时后表面微粘，硬度邵氏A 0，相当于邵氏C 6。
本发明超低硬度聚氨酯弹性体由二苯基甲烷二异氰酸酯和聚环氧丙醚多元醇和单醇反应制得，单醇在反应体系中与异氰酸酯反应，起到链终结的作用，形成了一部分分子量较小的聚氨酯齐聚物，与后面形成的聚氨酯弹性体相互交织渗透，起到了增塑的作用，这种齐聚物相对于小分的增塑剂分子量比较大，又与聚氨酯弹性体具有相似的分子结构，因此，既能降低聚氨酯弹性体的硬度，又不会随着时间变长而析出到弹性体的表面。另一特点是在反应的三个组分中没有用到小分子的扩链剂和交联剂。超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法组方简单，制作容易，所得制品环保安全，具有舒适的手感，良好的缓冲性能和抗压缩性能，硬度范围在邵氏A 0-15之间，表面光滑或有极低的粘性，在制鞋业中适用于制造鞋垫和腰窝、前掌、后跟、桶口、鞋带等部位的缓冲、护脚、防磨等制品。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶19-1∶27，B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％；
C组份为数均分子量为1000-4000的聚合物线性单醇。
2.根据权利要求1所述超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份混合的质量比为1∶22.1，B组份与C组份混合的质量比为1∶0.1，其中B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221、3官能度分子量10000聚环氧丙烷醚多元醇Z-3100与二月桂酸二丁基锡和UV-531的混合物，质量比为1000∶1000∶3∶5；C组份分子量2000的线性单醇D-2000。
3.根据权利要求1或2所述超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：A组份、B组份、C组份单独存放，在生产时，将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至53℃。将A组分升温至55℃，加入到组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到50℃模具腔中，20分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 5。
4.一种超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶0.8-1∶3，B组份与C组份的质量比为1∶0到1∶0.3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物，该预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物和官能度为2-3、数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇聚合而成；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％；
C组份为数均分子量为1000-4000的聚合物线性单醇。
5.根据权利要求4所述超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：
A组份与B组份的质量比为1∶0.94，B组份与C组份的质量比为1∶0.1，其中B为组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡的混合物，质量比为1000∶2；C组份为分子量2000的线性单醇D-2000。
6.根据权利要求4或5所述超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：A组份、B组份、C组份单独存放，在生产时，将B组份和C组份分别在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时，降温至53℃。将A组分升温至55℃，加入到组份C中，混合均匀，反应十分钟，再将B组份加入到A、C组份混合物中，迅速混匀，浇注到50℃模具腔中，20分钟脱模，然后80℃熟化4小时，再常温放置24小时后，表面光滑无粘性，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 5。
7.一种超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶0.8-1∶3，其中：
A组份为二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物，该预聚物由二苯基甲烷二异氰酸酯及其改性物和官能度为2-3、数均分子量为1000-8000的聚环氧丙烷醚多元醇聚合而成；
B组份由数均分子量为6000-10000，官能度为3的聚环氧丙烷醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成；其中催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种，占B组份总量的0.01-0.5％，抗老化剂为1010、BHT、UV-531、UV-328中的一种或几种，占B组份总量的0.01-0.5％。
8.根据权利要求7所述超低硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：由以下质量份数的原料浇注制成：A组份与B组份的质量比为1∶1.9，其中B组份为3官能度分子量7600聚环氧丙烷醚多元醇Z-221与二月桂酸二丁基锡和1010的混合物，其质量比为1000∶2∶1。
9.根据权利要求7或8所述超低硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：A组份、B组份单独存放，在生产时，将B组份在110℃，-0.08MPa条件下脱水4小时后降温至室温，取31克A组份加入到60克B组份中迅速混合均匀浇注到常温模具中，室温固化2分钟脱模，静止24小时后表面微粘，得到的聚氨酯弹性体的硬度为邵氏A 0。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110713 |