CN103333313A - 一种聚氨酯抛光材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，采用“快速三步法”工艺制造聚氨酯抛光材料，可以更好的控制各种反应阶段的粘度和反应热，能满足材料具有一定的开孔率和固体填料快速混合均匀的需要，使之能稳定操作，生产重复性好，制作出的聚氨酯抛光片泡孔均匀，在使用寿命、切削率方面都得到了很大的提高，良品率最高可达95％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯抛光材料的制造方法。
背景技术
光学玻璃加工使用的聚氨酯抛光片，是在聚氨酯基体中填加了抛光剂（固体粉），能增加材料的磨削力。为了保证填料能混合均匀，泡沫材料具有较多的开孔率。制备过程中反应体系的粘度要控制好，使凝胶效应应略微落后于气泡的发生，但粘度若过低，将会产生泄泡和大量并泡（巨泡），而形成废品。目前国内外主要采用“一步法”和“二步法”生产聚氨酯抛光材料，在生产制造中反应粘度和反应热不易控制，造成气孔大小不均，上下密度变化较大，制作出的材料良品率不足50％。
“一步法”的发泡工艺是目前聚氨酯泡沫塑料普遍采用的制造工艺，主要是将各种原料一次加入，高速搅拌5-15秒，注入模具即行发泡，其设备投资少，工艺简单，易于操作。但用于聚氨酯抛光材料制作时，由于反应过程物料粘度小（1000cp.S/25℃以下），加入的固体填料易分层沉淀，造成材料上下密度变化较大，做出的抛光片泡孔粗大不匀，回弹性差，工艺重复性差，产品的良品率只达40～60％。
“二步法”也称预聚体法，首先将聚醚多元醇与异氰酸酯先制成预聚体，然后在预聚体中加入水，催化剂，填料等在高速搅拌下混合，发泡，固化后在一定温度下熟化而成。该法与一步法相比，因具有较大的分子量的分布，使预 聚体的粘度较高，一般在1000～5000cp.s之间，粘度变化大使生产工艺不易控制，预聚体制成后储存条件要求高（恒温恒湿），预聚体在储存过程中易结块变质，生产制成的成品率达不到70％。
因此，在制作聚氨酯抛光片的过程中，如何调整反应各阶段粘度和温度范围等参数，都对提高产品的良率产生极大的影响，这也成为制作聚氨酯抛光片材料时迫切解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，采用“快速三步法”工艺制造聚氨酯抛光材料，可以更好的控制各种反应阶段的粘度和反应热，能满足材料具有一定的开孔率和固体填料快速混合均匀的需要，使之能稳定操作，生产重复性好，制作出的聚氨酯抛光片泡孔均匀，在使用寿命、切削率方面都得到了很大的提高，良品率最高可达95％以上。
本发明提出了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下几个步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应10～15分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
其中所述二异氰酸酯的总量为24～28重量份，所述聚醚多元醇的总量为25～35，所述扩链剂的总量为14～16重量份，所述填料总量为20～26重量份，所述水为0.4～0.6重量份，所述添加剂总量为0.3～0.6重量份。
优选地，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、聚合物多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或二种以上的组合；
优选地，所述聚醚多元醇包括聚醚210、聚醚330、聚醚303、聚醚3010的一种或二种以上的组合；
优选地，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙醇中的一种或其组合；
优选地，所述填料为氧化铈、氧化锆或氧化硅的一种或二种以上的组合；
优选地，所述添加剂为防老剂264；
优选地，所述步骤a、步骤b和步骤c的搅拌速度依次递增。
本发明将制造方法通过将预聚、扩链和发泡三个过程分段进行，可以将各阶段的温度和粘度范围合理的控制达到最佳的效果，能满足材料具有一定的开孔率和固体填料快速混合均匀的需要，使之能稳定操作，生产重复性好，制作出的聚氨酯抛光片泡孔均匀，在使用寿命、切削率方面都得到了很大的提高，良品率最高可达95％以，与现有技术的聚氨酯制作过程相比具有明显的优势更加科学合理，成品率得到极大提高。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应6～8分钟，温度在60～65℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其中所述二异氰酸酯的总量为24kg，包括甲苯二异氰酸酯14kg、聚合物多异氰酸酯10kg；所述聚醚多元醇的总量为35kg，包括10kg聚醚210、25kg聚醚330;所述扩链剂为1,4-丁二醇，总量为14kg;所述填料为氧化铈、氧化锆和氧化硅混合物总量为26kg，其中氧化铈16kg，氧化锆和氧化硅各5kg,所述水为0.5kg,添加剂为防老剂264，总量为0.5kg。
实施例2
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应6～8分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其他各项参数、原料组成与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应10～12分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在87～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其中所述二异氰酸酯的总量为26kg，包括甲苯二异氰酸酯16kg、聚合物多异氰酸酯10kg；所述聚醚多元醇的总量为33kg，包括14kg聚醚210、19kg聚醚330；所述扩链剂为1,4-丁二醇，总量为15kg;所述填料为氧化铈、氧化锆和氧化硅混合物总量为22kg，其中氧化铈14kg，氧化锆和氧化硅各4kg所述水为0.6kg,添加剂为防老剂264，总量为0.3kg。
实施例4
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应12～15分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～87℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其中所述二异氰酸酯的总量为26kg，包括甲苯二异氰酸酯16kg、聚合物多异氰酸酯10；所述聚醚多元醇的总量为30kg，包括14kg聚醚210、16kg聚醚330;所述扩链剂为乙二醇，总量为16kg;所述填料为氧化铈、氧化锆和氧化硅混合物总量为25kg，其中氧化铈15kg，氧化锆和氧化硅各5kg，所述水为0.3kg,添加剂为防老剂264，总量为0.4kg。
实施例5
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应16～18分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～87℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱 115～120℃加热16小时以上，
其他各项参数、原料与实施例4相同。
实施例6
本实施例提供了一种聚氨酯抛光材料的制造方法，包括以下步骤：
a.快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应12～15分钟，温度在75～80℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在87～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其他各项参数、原料与实施例4相同。
比较上述实施例1～6的各项试验结果，以及对照现有技术的“一步法”、“二步法”得到的产品的良率，其结果如下：
通过上述实施例的对比，我们可以发现实施例3～4利用本发明的制作方法，可有明显的提高产品的良率，实施2最接近本方案良品率也略有提高，而实施例1、5、6良品率明显下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
a．快速预聚：将二异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中加热，并搅拌，使其快速反应10～15分钟，温度在65～75℃，制成粘度1600～1800cp.s/25℃的含有端基异氰酸酯基的预聚体；
b.快速扩链：在上述的预聚体中加入扩链剂高速混合，并搅拌2～3分钟，温度在85～90℃，制成粘度2600～3000cp.s/25℃的氨基甲酸酯液体；
c.快速发泡：在上述液体中加入填料、水和添加剂，保持温度110～115℃，然后高速搅拌10～25秒，再将物料快速倒入发泡模中，放入烘箱115～120℃加热16小时以上，
其中所述二异氰酸酯的总量为24～28重量份，所述聚醚多元醇的总量为25～35，所述扩链剂的总量为14～16重量份，所述填料总量为20～26重量份，所述水为0.4～0.6重量份，所述添加剂总量为0.3～0.6重量份。
2.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、聚合物多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或二种以上的组合。
3.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚醚210、聚醚330、聚醚303、聚醚3010的一种或二种以上的组合。
4.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述扩链剂为1,4-丁二醇、乙醇中的一种或其组合。
5.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述填料为氧化铈、氧化锆或氧化硅的一种或二种以上的组合。
6.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述添加剂为防老剂264。
7.如权利要求1所述的一种聚氨酯抛光材料的制造方法，其特征在于，所述步骤a、步骤b和步骤c的搅拌速度依次递增。
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