CN102643408A - 一种工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents

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付会娟
张立群
华伟琦
张昊
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Abstract

本发明公开了一种工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法。本发明原材料有聚四氢呋喃二醇，相对分子量为2000；聚醚三元醇EP-330N，相对分子量为4800；二苯甲烷二异氰酸酯MDI；1，4-丁二醇；二丁基二月桂酸锡。采用本发明方法制备的工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的特点是无污染，磨耗低，滚动阻力小，生热低，抗撕裂性能优异。另外，本发明的聚氨酯弹性体的拉伸强度达到31Mpa，断裂伸长率达到518％，磨耗体积达到0.0158cm3·(1.61km)-1，压缩疲劳温升仅为9.2℃。

Description

一种工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种聚氨酯弹性体的制备技术范畴，具体讲，涉及到一种用于工程轮胎胎面用的聚氨酯弹性体的生制备技术范畴。
背景技术
目前，市场上生产的工程轮胎普遍采用橡胶为胎面，橡胶轮胎寿命短，耐磨性和抗撕裂性能较差，而且橡胶工程轮胎负载有限，经常出现爆胎现象；在生产和使用过程中产生很多废料，报废后回收再利用难度较大，使用过程中容易造成环境污染；其生产工艺非常复杂，生产设备投资很高。聚氨酯弹性体是一种非常特殊的弹性体，其性能范围很宽，是介于塑料和橡胶之间的高分子材料。与橡胶相比，它具有优异的力学强度，良好的耐磨性，高的伸长率，负重能力强，硬度可调范围大，减震效果好，动态生热低，滚动阻力小，同时耐油和化学介质的优异性能。所以用聚氨酯弹性体取代橡胶应用在轮胎胎面制造上，有很好的应用前景，是绿色轮胎的理想材料。
发明内容
实现本发明的用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体的制备方法是：
本发明用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体的原材料有：聚四氢呋喃二醇，相对分子量为2000；聚醚三元醇，相对分子量为4800；二苯甲烷二异氰酸酯；1，4-丁二醇；二丁基二月桂酸锡。
用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体制备工艺为两步法合成，预聚物中异氰酸根含量设定为3％-7％，原料按下列重量百分比配制：
Figure BDA0000157088120000011
以上四种原材料重量百分比之和为100％，催化剂二丁基二月桂酸锡为原材料总量的0.23％
制备工艺首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至120℃-130℃，真空条件下，开动搅拌，脱水2h-3h，然后降温至55℃-65℃，加入计量好的MDI，让其自然升温10min--15min，加热至70℃-85℃，恒温反应2h-3h，后取样滴定测量异氰酸根-NCO含量，达到预设值3％-7％即可停止反应，随后抽真空脱气泡20min-40min；降温至55℃-65℃，出料，预聚物制备完成，即A组分；将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至75℃-85℃，真空脱泡30min-45min，然后降温至55℃-65℃，把在55℃-65℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3～7min，然后把混合好的物料倒入模具中，浇注成型。
更优的：生产工艺是先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至130℃，真空条件下开动搅拌，脱水3h，然后降温至60℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，缓慢加热至80℃，恒温反应2.5h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值3％-7％即可停止反应，随后抽真空，脱气泡30min；降温至60℃，出料，预聚物制备完成，即A组分；将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至80℃，真空脱泡40min，然后降温至60℃，把在60℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3～4min，然后把混合好的物料倒入提前在55℃-65℃，更优的为60℃预热好的模具中，浇注成型。
本发明的用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体与现有的橡胶工程轮胎胎面相比有下列优点：
1.机械强度、耐磨性明显提高，滚动阻力明显降低；
2.生产工艺为液相加工，加工工艺简单；
3.在使用过程中无有害气体释放，对环境和人体无害，属于环保绿色轮胎胎面。
具体实施方式
实施例1
用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体按两步法合成，预聚物的异氰酸根含量设定我3％，原料配比按下列的重量百分比配置：
Figure BDA0000157088120000031
以上四种原材料重量百分比之和为100％，催化剂二丁基二月桂酸锡为原材料总量的0.23％
原料配比选定后，进行具体的生产工艺：
首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至125，真空条件下开动搅拌，脱水2.5h，然后降温至60℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，加热至80℃，恒温反应2h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值即可停止反应，随后真空条件下，脱气泡30min；降温至60℃，出料，预聚物制备完成，即A组分。将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至80℃，真空脱泡30min，然后降温至60℃，把在60℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌4min，然后把混合好的物料倒入提前在60℃预热好的模具中，浇注成型。具体效果见表1。
实施例2
用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体按两步法合成，预聚物的异氰酸根含量设定我4％，原料配比按下列的重量百分比配置：
Figure BDA0000157088120000032
以上四种原材料重量百分比之和为100％，催化剂二丁基二月桂酸锡为原材料总量的0.23％
原料配比选定后，进行具体的生产工艺：
首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至130℃，真空条件下，开动搅拌，脱水2.5h，然后降温至59℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，缓慢加热至83℃，恒温反应2h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值即可停止反应，随后真空脱气泡20min；降温至55℃，出料，预聚物制备完成，即A组分。将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至79℃，真空脱泡30min，然后降温至59℃，把在59℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3min，然后把混合好的物料倒入59℃条件下预热好的模具中，浇注成型。具体效果见表1。
实施例3
用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体按两步法合成，预聚物的异氰酸根含量设定我6％，原料配比按下列的重量百分比配置：
Figure BDA0000157088120000041
以上四种原材料重量百分比之和为100％，催化剂二丁基二月桂酸锡为原材料总量的0.23％
原料配比选定后，进行具体的生产工艺：
首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至120℃，真空条件下，开动搅拌，脱水3h，然后降温至65℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，缓慢加热至75℃，恒温反应2.5h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值即可停止反应，真空脱气泡40min；降温至65℃，出料，预聚物制备完成，即A组分。将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至75℃，真空脱泡30min，然后降温至65℃，把在65℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3min，然后把混合好的物料倒入提前在65℃预热好的模具中，浇注成型。具体效果见表1。
实施例4
用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体按两步法合成，预聚物的异氰酸根含量设定我7％，原料配比按下列的重量百分比配置：
Figure BDA0000157088120000051
以上原材料重量百分比之和为100％，催化剂二丁基二月桂酸锡为原材料总量的0.23％
原料配比选定后，进行具体的生产工艺：
首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至120℃，真空条件下，开动搅拌，脱水3h，然后降温至62℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，缓慢加热至82℃，恒温反应2h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值左右即可停止反应，随后真空脱气泡40min；降温至62℃，出料，预聚物制备完成，即A组分。将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至82℃，真空脱泡30min，然后降温至62℃，把在63℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3min，然后把混合好的物料倒入提前在63℃预热好的模具中，浇注成型。具体效果见表1。
表1：聚氨酯弹性体胎面与橡胶胎面性能对比
Figure BDA0000157088120000052
Figure BDA0000157088120000061
由表1中可见，本发明的用于工程轮胎胎面的聚氨酯弹性体其各性能都有显著提高，而且成本与常有的橡胶胎面相似。

Claims (2)

1.一种工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：原材料按下列重量百分比配置：
Figure FDA0000157088110000011
以上四种原材料重量百分比之和为100％
催化剂二丁基二月桂酸锡为以上四种原材料总重量的0.23％；
且上述原材料聚四氢呋喃二醇的相对分子量为2000；聚醚三元醇EP-330N的相对分子量为4800；
制备工艺首先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至120℃-130℃，真空条件下，开动搅拌，脱水2h-3h，然后降温至55℃-65℃，加入计量好的MDI，让其自然升温10min--15min，加热至70℃-85℃，恒温反应2h-3h，后取样滴定测量异氰酸根-NCO含量，达到预设值3％-7％即可停止反应，随后抽真空脱气泡20min-40min；降温至55℃-65℃，出料，预聚物制备完成，即A组分；将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至75℃-85℃，真空脱泡30min-45min，然后降温至55℃-65℃，把在55℃-65℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3～7min，然后把混合好的物料倒入模具中，浇注成型。
2.根据权利要求1所述的工程轮胎胎面用聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：生产工艺是先将聚四氢呋喃二醇加入三口瓶中，油浴加热至130℃，真空条件下开动搅拌，脱水3h，然后降温至60℃，加入计量好的MDI，让其自然升温15min，缓慢加热至80℃，恒温反应2.5h，后取样滴定测量-NCO含量，达到预设值3％-7％即可停止反应，随后抽真空，脱气泡30min；降温至60℃，出料，预聚物制备完成，即A组分；将计量好的预聚物A组分在三口烧瓶中升温至80℃，真空脱泡40min，然后降温至60℃，把在60℃条件下预热好的按比例配合的聚醚三元醇、1，4-丁二醇、二丁基二月桂酸锡倒入三口烧瓶中，真空搅拌3～4min，然后把混合好的物料倒入提前在60℃预热好的模具中，常压浇注成型。
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