CN106854270A - 多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯应用技术领域。所述多硬度聚氨酯弹性体，包括A组分和B组分，其中，(1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：聚酯多元醇80.9～90.2％，二异氰酸酯9.8～19.1％，所述聚酯多元醇的官能度为2，数均分子量为1500～3000；所述二异氰酸酯为TDI‑100；(2)B组分为扩链剂。本发明所述的多硬度聚氨酯弹性体，采用不同固化剂固化同一预聚体能够得到多硬度的聚氨酯弹性体，缩短生产周期，降低生产成本，制备的聚氨酯弹性体的硬度范围为邵A50～93；所述的多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，简单易行，利于工业化生产。

Description

多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯应用技术领域。
背景技术
聚氨酯弹性体是一种介于橡胶与塑料的高分子材料，结合了橡胶弹性与塑料硬度的优点，同时其机械性能耐磨性能与回弹性能优异，被广泛的应用于生活、汽车、家电等各个领域。
聚氨酯弹性体在结构上由硬段与软段组成，软段与硬段之间发生微相分离，硬段与软段结晶性不同程度地影响弹性体的硬度，独特的软硬段嵌段共聚物的结构，使其具有优良的综合力学性能尤其是耐磨性能。一般生产不同硬度的聚氨酯弹性体是通过调节硬段与软段的比例，也就是调节预聚物的异氰酸根的含量，此工艺生产不同硬度弹性体周期长，能耗高，生产成本高，使用繁琐，不利于客户操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法，采用不同的固化剂固化同一预聚体能够得到多硬度的的聚氨酯弹性体，并且生产周期短，操作简单，生产成本低，性能优异，制备方法简单易行。
本发明采用的技术方案如下：
一种多硬度聚氨酯弹性体，包括A组分和B组分，其中，
(1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：
聚酯多元醇80.9～90.2％
二异氰酸酯9.8～19.1％
所述聚酯多元醇的官能度为2，数均分子量为1500～3000；
所述二异氰酸酯为TDI-100，其中2,4-TDI的质量占比为98～99％；
(2)B组分为扩链剂。
所述A组分与B组分的重量比为100/4.9～100/12.3。
所述聚酯多元醇为含有1,4-丁二醇的聚己二酸聚酯多元醇，其中1,4-丁二醇占小分子醇总量的摩尔百分比>40％，所述小分子醇为合成聚酯多元醇所用的原料多元醇，包括乙二醇、1,2丙二醇和1,4-丁二醇。
所述聚酯多元醇为PE-2420、PE-4020、PE-4030、PE-2430或PE-4015中的一种或几种。
所述B组分为精品MOCA、颗粒MOCA或E-300。
所述聚氨酯弹性体硬度范围为邵A50～90。
一种所述多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，即将A组分与B组分混合，混合温度为75-85℃，浇注到已预热并涂有脱模剂的模具中，待达到凝胶点时压模，然后经脱模、后硫化制得多硬度聚氨酯弹性体。
所述A组分的制备方法：聚酯多元醇与二异氰酸酯在80～85℃反应4～5小时，得到异氰酸根含量为2.1～4.3％的预聚物。
所述模具预热至100℃～120℃，1～2小时后脱模，于100～120℃环境中后硫化10～16小时。
所述A组分温度为70～85℃，B组分的温度为25～120℃。
本发明通过改变聚酯中BDO/EG摩尔比与TDI中2,4-TDI的质量比影响弹性体的软硬段结晶性能，即TDI与聚酯的分子结构不同程度破坏弹性体分子链的结晶性，从而改变弹性体的硬度，可以采用不同固化剂固化同一预聚物得到多硬度聚氨酯弹性体。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述的多硬度聚氨酯弹性体，采用不同固化剂固化同一预聚体能够得到多硬度的聚氨酯弹性体，缩短生产周期，降低生产成本，制备的聚氨酯弹性体的硬度范围为邵A50～93；
(2)本发明所述的多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，简单易行，利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
所用材料如下：
实施例1
预聚物：聚酯二元醇PE-2430 90.2％、TDI-100 9.8％(其中2,4-TDI的质量占比为98％)在85℃反应5小时真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为2.1％的预聚物。
预聚物加温至70℃和颗粒MOCA 120℃以100/6的比例混合均匀，混合温度为80℃浇注入模具温度为120℃的模具中，制品固化时间为20min，产品2小时后开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵A50的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至70℃和精品MOCA 120℃以100/6的比例混合均匀，混合温度为80℃，浇注入模具温度为110℃的模具中，制品固化时间为19min，产品2小时后开模，在110℃环境中后硫化13小时，得到硬度为邵A70的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至85℃和E-300 25℃以100/4.9的比例混合均匀，混合温度为80℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为9min，产品1小时后开模，在120℃环境中后硫化10小时，得到硬度为邵A70的聚氨酯弹性体制品。
实施例2
聚酯二元醇PE-2420 85％、TDI-100 15％(其中2,4-TDI的质量占比为98.5％)在85℃反应4小时真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为3.5％的预聚物。
预聚物加温至70℃和颗粒MOCA 120℃以100/10的比例混合均匀，混合温度为80℃，浇注入模具温度为120℃的模具中，制品固化时间为13min，产品1.5小时后开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵A67的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至70℃和精品MOCA 120℃以100/10的比例混合均匀，混合温度为80℃，浇注入模具温度为110℃的模具中，制品固化时间为12min，产品1.5小时后开模，在110℃环境中后硫化13小时，得到硬度为邵A85的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至85℃和E-300 25℃以100/8.1的比例混合均匀，混合温度为75℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为5min，产品1小时后开模，在120℃环境中后硫化10小时，得到硬度为邵A82的聚氨酯弹性体制品。
实施例3
聚酯二元醇PE-4015 80.9％、TDI-100 19.1％(其中2,4-TDI的质量占比为99％)在80℃反应4小时真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为4.3％的预聚物。
预聚物加温至70℃和颗粒MOCA 120℃以100/12.3的比例混合均匀，混合温度为85℃，浇注入模具温度为120℃的模具中，制品固化时间为8min，产品1小时后开模，在100℃环境中后硫化16小时，得到硬度为邵A75的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至70℃和精品MOCA 120℃以100/12.3比例混合均匀，混合温度为85℃，浇注入模具温度为110℃的模具中，制品固化时间为7min，产品1小时后开模，在110℃环境中后硫化13小时，得到硬度为邵A90的聚氨酯弹性体制品。
预聚物加温至85℃和E-300 25℃以100/10的比例混合均匀，混合温度为75℃，浇注入模具温度为100℃的模具中，制品固化时间为3min，产品1小时后开模，在120℃环境中后硫化10小时，得到硬度为邵A87的聚氨酯弹性体制品。
以上实施例测试结果见表1。
表1实施例的性能测试结果

Claims (10)

1.一种多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，
(1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：
聚酯多元醇80.9～90.2％
二异氰酸酯9.8～19.1％
所述聚酯多元醇的官能度为2，数均分子量为1500～3000；
所述二异氰酸酯为TDI-100；
(2)B组分为扩链剂。
2.根据权利要求1所述的多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：所述A组分与B组分的重量比为100/4.9～100/12.3。
3.根据权利要求1所述的多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：所述聚酯多元醇为含有1,4-丁二醇的聚己二酸聚酯多元醇，其中1,4-丁二醇占小分子醇总量的摩尔百分比>40％，所述小分子醇为合成聚酯多元醇所用的原料多元醇，包括乙二醇、1,2丙二醇和1,4-丁二醇。
4.根据权利要求3所述的多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：所述聚酯多元醇为PE-2420、PE-4020、PE-4030、PE-2430或PE-4015中的一种或几种。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：所述B组分为精品MOCA、颗粒MOCA或E-300。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的多硬度聚氨酯弹性体，其特征在于：所述聚氨酯弹性体硬度范围为邵A50～90。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：将A组分与B组分混合，混合温度为75-85℃，浇注到已预热并涂有脱模剂的模具中，待达到凝胶点时压模，然后经脱模、后硫化制得多硬度聚氨酯弹性体。
8.根据权利要求7所述多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述A组分的制备方法：聚酯多元醇与二异氰酸酯在80～85℃反应4～5小时，得到异氰酸根含量为2.1～4.3％的预聚物。
9.根据权利要求7或8所述多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述模具预热至100℃～120℃，1～2小时后脱模，于100～120℃环境中后硫化10～16小时。
10.根据权利要求7或8所述的多硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述A组分温度为70～85℃，B组分的温度为25～120℃。
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