CN105273160A - 一种透明耐黄变聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明耐黄变聚氨酯弹性体，由预聚体组分和固化剂组分组成，所述预聚体组分和所述固化剂组分的重量比例为100：7～12，所述预聚体部分包括80～90重量份多元醇、8～10重量份脂肪族多异氰酸酯和8～10重量份芳香族多异氰酸酯，所述固化剂组分包括99～100重量份小分子扩链剂和1～10重量份有机金属催化剂；本发明还提供了一种透明耐黄变聚氨酯弹性体的制备方法，该方法工艺简单，降低了生产成本，生产出的聚氨酯弹性体，耐黄变性能有明显的提高，且更为稳定，表面硬度可在邵氏75A～100A范围通过组合物比例任意调节，制备成各种尺寸的制品均有很好的透明度，无气泡残留，长期使用也能保持优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯弹性体及其制备方法，尤其涉及一种透明耐黄变聚氨酯弹性体及其制备方法，属于高分子化工领域。
背景技术
聚氨酯是一种重要的合成树脂，因其优异的耐磨性、耐油性、力学性能等优点，应用十分广泛，例如用做直排溜冰鞋的轮子。通常聚氨酯溜冰鞋的轮子结构含有大量的苯环，使用过程中，在紫外光的作用下，苯环上的大π键与邻近的异氰酸酯基共轭，形成醌式结构，因为该醌式结构有颜色所以导致聚氨酯轮子容易变黄。专利号为200880024867.3的中国专利中抗静电热塑型聚氨酯，该专利公开的紫外线吸收剂有肉桂酸酯类、二苯基氰基丙烯酸酯类、甲脒类、亚苄基丙二酸酯类、二芳基丁二烃类、三嗪类、苯并***类。这些有机紫外线吸收剂虽然能达到较好的耐黄变效果，但这些有机分子在聚氨酯中易迁移，持久性和稳定性较差，且具有一定的毒性和刺激性。不适宜用作聚氨酯溜冰鞋轮子的添加，对产品质量没有很好的保证。
发明内容
本发明针对溜冰鞋、滑板所用聚氨酯透明轮子，在日常情况下使用不耐黄变的缺陷，提供一种透明耐黄变聚氨酯弹性体及其制备方法。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种透明耐黄变聚氨酯弹性体，由预聚体组分和固化剂组分组成，所述预聚体组分和所述固化剂组分的重量比例为100：7～12，所述预聚体部分包括80～90重量份多元醇、8～10重量份脂肪族多异氰酸酯和8～10重量份芳香族多异氰酸酯，所述固化剂组分包括99～100重量份小分子扩链剂和1～10重量份有机金属催化剂。
优选地，所述多元醇为相对分子量400～6000、官能度为2或3或4的聚醚多元醇或聚酯多元醇；其中优选官能度为2或3的聚醚多元醇或聚酯多元醇，更优选官能度为3的聚醚多元醇或聚酯多元醇。
优选地，所述预聚体部分中异氰酸酯基的质量百分含量为5％～15％。
优选地，所述脂肪族多异氰酸酯为己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
优选地，所述芳香族多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯或二者组合。
优选地，所述小分子扩链剂为1，4丁二醇、乙二醇、1，3丁二醇、1，8辛二醇、二乙基甲苯二胺、二硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
优选地，所述有机金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋、有机铅中的一种或多种。
本发明还提供了一种透明耐黄变聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1)制备A组分：将80～90重量份多元醇投入至反应容器中，搅拌升温至80℃～85℃，再加入8～10重量份脂肪族多异氰酸酯和8～10重量份芳香族多异氰酸酯，保持温度80℃～85℃反应1～3小时，再在0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃环境下，搅拌脱气0.5～2小时，密封保存为A组分；
2)制备B组分：将99～100重量份小分子扩链剂投入反应容器中，再加入1～10重量份有机金属催化剂，在常温常压下搅拌1～3小时，密封保存为B组分；
3)混合固化：将所述A组分与所述B组分按重量比100：7～12混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化0.5～2小时，制得透明耐黄变聚氨酯弹性体。
优选地，所述多元醇为相对分子量400～6000、官能度为2或3或4的聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述脂肪族多异氰酸酯为己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种，所述芳香族多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯或二者组合。
优选地，所述小分子扩链剂为1，4丁二醇、乙二醇、1，3丁二醇、1，8辛二醇、二乙基甲苯二胺、二硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷中的一种或多种，所述有机金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋、有机铅中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的具有如下有益效果：对比传统的聚氨酯弹性体，耐黄变性能有明显的提高，且更为稳定；聚氨酯弹性体表面硬度可在邵氏75A～100A范围通过组合物比例任意调节；制备成各种尺寸的制品均有很好的透明度，且无气泡残留；长期使用也能保持优异的力学性能，不会表面崩裂、块状脱落；降低了生产成本，提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种透明耐黄变聚氨酯弹性体及其制备方法作进一步的详细说明，但是本发明的保护方位并不局限于以下实施例。
实施例1
1)制备预聚体组分：将82.59重量份相对分子量为2000、官能度为2的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入8.86重量份甲苯二异氰酸酯和8.55重量份异佛尔酮二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应2～2.5小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气0.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99重量份二乙基甲苯二胺投入至反应釜中，再加入1重量份有机铋催化剂，搅拌混合1小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：10混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化1小时，脱模得到表面硬度为邵氏82A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例2
1)制备预聚体组分：将80.59重量份相对分子量为3000、官能度为3的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入9.86重量份甲苯二异氰酸酯和9.55重量份异佛尔酮二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应2～2.5小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气0.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99重量份二乙基甲苯二胺投入至反应釜中，再加入1重量份有机铋催化剂，搅拌混合1小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：12混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化1小时，脱模得到表面硬度为邵氏85A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例3
1)制备预聚体组分：将90重量份相对分子量为6000、官能度为4的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入10重量份二苯基甲烷二异氰酸酯和10重量份四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应2.5～3小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气2小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将100重量份二硫基甲苯二胺投入至反应釜中，再加入10重量份有机铅催化剂，搅拌混合3小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：12混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化2小时，脱模得到表面硬度为邵氏100A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例4
1)制备预聚体组分：将80重量份相对分子量为400、官能度为2的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入8重量份二苯基甲烷二异氰酸酯和8重量份四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应1～1.5小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气0.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99重量份三羟甲基丙烷投入至反应釜中，再加入1重量份有机锌催化剂，搅拌混合1小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：7混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化0.5小时，脱模得到表面硬度为邵氏75A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例5
1)制备预聚体组分：将83.34重量份相对分子量为2000、官能度为2的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入8.85重量份二苯基甲烷二异氰酸酯和8.81重量份苯二亚甲基二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应1.5～2小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气1小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99.2重量份1，4丁二醇投入至反应釜中，再加入2.8重量份有机锡催化剂，搅拌混合2小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：8混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化1小时，脱模得到表面硬度为邵氏78A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例6
1)制备预聚体组分：将84.55重量份相对分子量为3000、官能度为3的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入9.16重量份甲苯二异氰酸酯和8.29重量份苯二亚甲基二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应1.5～2小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气1.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99.6重量份1，3丁二醇投入至反应釜中，再加入5.4重量份有机铅催化剂，搅拌混合2.5小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：9混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化1.5小时，脱模得到表面硬度为邵氏90A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例7
1)制备预聚体组分：将87.31重量份相对分子量为3000、官能度为3的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入9.22重量份甲苯二异氰酸酯和9.47重量份己二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应2～2.5小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气1.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99.4重量份乙二醇投入至反应釜中，再加入7.6重量份有机锌催化剂，搅拌混合2小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：11混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化1小时，脱模得到表面硬度为邵氏96A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例8
1)制备预聚体组分：将88.78重量份相对分子量为2000、官能度为2的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入8.65重量份甲烷二异氰酸酯和9.57重量份己二异氰酸酯，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应1～1.5小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气1小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99.4重量份1，8辛二醇投入至反应釜中，再加入7.6重量份有机锡催化剂，搅拌混合2小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：10.5混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化2小时，脱模得到表面硬度为邵氏94A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
实施例9
1)制备预聚体组分：将89.17重量份相对分子量为3000、官能度为3的聚氧化丙烯多元醇投入至反应釜中，在常压下搅拌升温至80℃～85℃，再加入8.74重量份甲烷二异氰酸酯与甲苯二异氰酸酯的混合物和8.19重量份己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，保持温度80℃～85℃，充入氮气搅拌反应2.5～3小时，再在真空度为0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃的环境下，搅拌脱气1.5小时，降至常压，降温至60℃，充氮密封保存；
2)制备固化剂组分：常温下将99.5重量份乙二醇和三羟甲基丙烷的混合物投入至反应釜中，再加入9.5重量份有机铋催化剂和有机锌催化剂的混合物，搅拌混合2.5小时，出料，充氮密封保存；
3)混合固化：将所述预聚体组分与所述固化剂组分按重量比100：8.5混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化2小时，脱模得到表面硬度为邵氏91A的透明耐黄变聚氨酯弹性体。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，由预聚体组分和固化剂组分组成，所述预聚体组分和所述固化剂组分的重量比例为100：7～12，
所述预聚体部分包括80～90重量份多元醇、8～10重量份脂肪族多异氰酸酯和8～10重量份芳香族多异氰酸酯，
所述固化剂组分包括99～100重量份小分子扩链剂和1～10重量份有机金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多元醇为相对分子量400～6000、官能度为2或3或4的聚醚多元醇或聚酯多元醇。
3.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述预聚体部分中异氰酸酯基的质量百分含量为5％～15％。
4.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述脂肪族多异氰酸酯为己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述芳香族多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯或二者组合。
6.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述小分子扩链剂为1，4丁二醇、乙二醇、1，3丁二醇、1，8辛二醇、二乙基甲苯二胺、二硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体，其特征在于，所述有机金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋、有机铅中的一种或多种。
8.一种透明耐黄变聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备A组分：将80～90重量份多元醇投入至反应容器中，搅拌升温至80℃～85℃，再加入8～10重量份脂肪族多异氰酸酯和8～10重量份芳香族多异氰酸酯，保持温度80℃～85℃反应1～3小时，再在0.05Mpa～0.1Mpa、80℃～85℃环境下，搅拌脱气0.5～2小时，密封保存为A组分；
2)制备B组分：将99～100重量份小分子扩链剂投入反应容器中，再加入1～10重量份有机金属催化剂，在常温常压下搅拌1～3小时，密封保存为B组分；
3)混合固化：将所述A组分与所述B组分按重量比100：7～12混合，混合温度为80℃～110℃，浇注，在80℃～110℃下硫化0.5～2小时，制得透明耐黄变聚氨酯弹性体。
9.根据权利要求8所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述多元醇为相对分子量400～6000、官能度为2或3或4的聚醚多元醇或聚酯多元醇，所述脂肪族多异氰酸酯为己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种，所述芳香族多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯或二者组合。
10.根据权利要求1所述的透明耐黄变聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述小分子扩链剂为1，4丁二醇、乙二醇、1，3丁二醇、1，8辛二醇、二乙基甲苯二胺、二硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷中的一种或多种，所述有机金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋、有机铅中的一种或多种。
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