CN107325259A - 一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用，包括组分A和组分B，所述组分A和组分B以质量比100:16.5‑17.5构成；所述组分A包括多元醇和多异氰酸酯，以重量份数计，其中多元醇100‑105份，多异氰酸酯42‑43份，所述的多元醇为异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为109~115mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇，所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述组分B包括羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4‑丁二醇和有机锡催化剂，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇60~65份，1,4‑丁二醇35~40份，有机锡催化剂2份；通过本方案制得的脚轮，可以用在不平整的地面工作环境，因其弹性极好，启动和滚动阻力小，适用手推车，十分省力。

Description

一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。
背景技术
聚氨酯弹性体，又称聚氨酯橡胶，是一类在分子链中含有较多的氨基甲酸酯（-NHCOO-）特性基团的弹性聚合物材料。它们通常由多异氰酸酯和低聚物多元醇以及多元醇或芳香族二胺等制备。聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。应用上来讲，聚氨酯作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用，具体来说，聚氨酯弹性体可以用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等。但是聚氨酯也具有如下缺点：1、内生热大，耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40~120℃使用。2、不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。为此，如何对聚氨酯制品性能可调范围变宽、增强其适应性，满足市场的多样化要求，是现有技术中本领域技术人员需要解决的。
发明内容
本发明的第一个目的，是提供一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体，对纯聚氨酯弹性体进行改性，从而使其制品能够适应多种特殊环境的要求。
本发明的第二个目的，是提供一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法。
本发明的第三个目的，是提供一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的应用。
为了解决本发明第一个目的，提出如下技术方案：一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体，包括组分A和组分B，其特征在于：所述组分A和组分B以质量比100:16.5-17.5构成；所述组分A包括多元醇和多异氰酸酯，以重量份数计，其中多元醇100-105份，多异氰酸酯42-43份，所述的多元醇为异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为109~115mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇，所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述组分B包括羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4-丁二醇和有机锡催化剂，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇60~65份，1,4-丁二醇35~40份，有机锡催化剂2份。
优选地，所述有机锡催化剂为辛酸亚锡。
为了解决本发明第二个目的，提出如下技术方案：一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
1）预聚体合成：按重量份数取100~105份 羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇加入反应釜中升温至110~120℃真空下脱水2~3h后，至水分质量分数小于0.05%时，冷却至50~60℃待用；按重量份数取42~43份二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，升温至融化后，控制温度在50~60℃，再把脱水后的聚四氢呋喃二醇在搅拌下加入到二苯基甲烷二异氰酸酯中，缓慢升温至75-85℃，保温反应2小时，取样分析异氰酸酯基含量，当异氰酸酯基含量为7%（质量分数）时，真空脱泡20~30分钟，充氮气密封保存待用；
2）扩链反应：将步骤1）合成好的预聚体加入到浇注机A料罐中，控制温度为70-80℃；再按重量份数取60~65份羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、35~40份1，4-丁二醇和2份有机锡催化剂混合加入到浇注机B料罐中，升温至110~120℃脱水2小时；脱水后温度控制在55-65℃；再将A料罐和B料罐中物质以质量比100:16.5-17.5的比例，通过机头搅拌装置直接浇注到模具中；在常压下进行固化，硫化温度控制在80-90℃，制品于30~40分钟后从模具中取出；
3）后硫化：将步骤2）制得的制品卸模后进行后硫化，后硫化温度为70-80℃，后硫化时间为8小时。
为了解决本发明第三个目的，提出如下技术方案：一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的应用，其特征在于：所述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体用于不平整地面的脚轮。
优选的应用为手推车的脚轮。
聚四氢呋喃二醇是一种特殊的聚醚二醇（简称PTMG），化学结构式为HO[(CH2)4O]nH,是由四氢呋喃开环聚合得到的端伯羟基直链均聚醚。由于它具有醚键，因而具有良好的柔顺性和耐水解性；它不含不饱和键，因而具有耐老化性能。用PTMG制成的聚氨酯弹性体具有较高模量和强度，优异的回弹性、耐磨、耐霉菌、耐油性、动态力学性能、电绝缘性能和低温柔性等性能，是一种性能良好的改性聚氨酯弹性体。而通过本方案制得的脚轮，可以用在不平整的地面工作环境，因其弹性极好，启动和滚动阻力小，适用手推车，十分省力。
具体实施方式
实施例1。本实施例包括组分A和组分B，所述组分A和组分B以质量比100:16.5构成；所述组分A包括异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为109mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇100份，二苯基甲烷二异氰酸酯42份；所述组分B包括羟值为109mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4-丁二醇和辛酸亚锡，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇60份，1,4-丁二醇35份，辛酸亚锡2份。
上述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法，按照以下步骤进行：
1）预聚体合成：按重量份数取100份 羟值为109mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇加入反应釜中升温至110℃真空下脱水2h后，至水分质量分数小于0.05%时，冷却至50℃待用；按重量份数取42份二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，升温至融化后，控制温度在50℃，再把脱水后的聚四氢呋喃二醇在搅拌下加入到二苯基甲烷二异氰酸酯中，缓慢升温至75℃，保温反应2小时，取样分析异氰酸酯基含量，当异氰酸酯基含量为7%（质量分数）时，真空脱泡20分钟，充氮气密封保存待用；
2）扩链反应：将步骤1）合成好的预聚体加入到浇注机A料罐中，控制温度为70℃；再按重量份数取60份羟值为109mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、35份1，4-丁二醇和2份辛酸亚锡混合加入到浇注机B料罐中，升温至110℃脱水2小时；脱水后温度控制在55℃；再将A料罐和B料罐中物质以质量比100:16.5的比例，通过机头搅拌装置直接浇注到模具中；在常压下进行固化，硫化温度控制在80℃，制品于30分钟后从模具中取出；
3）后硫化：将步骤2）制得的制品卸模后进行后硫化，后硫化温度为70℃，后硫化时间为8小时。
实施例2。本实施例包括组分A和组分B，所述组分A和组分B以质量比100:17构成；所述组分A包括异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为112mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇13份，二苯基甲烷二异氰酸酯42.5份；所述组分B包括羟值为112mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4-丁二醇和辛酸亚锡，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇63份，1,4-丁二醇38份，辛酸亚锡2份。
上述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法，按照以下步骤进行：
1）预聚体合成：按重量份数取103份 羟值为112mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇加入反应釜中升温至115℃真空下脱水2.5h后，至水分质量分数小于0.05%时，冷却至55℃待用；按重量份数取42.5份二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，升温至融化后，控制温度在55℃，再把脱水后的聚四氢呋喃二醇在搅拌下加入到二苯基甲烷二异氰酸酯中，缓慢升温至80℃，保温反应2小时，取样分析异氰酸酯基含量，当异氰酸酯基含量为7%（质量分数）时，真空脱泡25分钟，充氮气密封保存待用；
2）扩链反应：将步骤1）合成好的预聚体加入到浇注机A料罐中，控制温度为75℃；再按重量份数取63份羟值为112mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、38份1，4-丁二醇和2份辛酸亚锡混合加入到浇注机B料罐中，升温至115℃脱水2小时；脱水后温度控制在60℃；再将A料罐和B料罐中物质以质量比100:17的比例，通过机头搅拌装置直接浇注到模具中；在常压下进行固化，硫化温度控制在85℃，制品于35分钟后从模具中取出；
3）后硫化：将步骤2）制得的制品卸模后进行后硫化，后硫化温度为75℃，后硫化时间为8小时。
实施例3。本实施例包括组分A和组分B，所述组分A和组分B以质量比100: 17.5构成；所述组分A包括异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为115mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇105份，二苯基甲烷二异氰酸酯43份；所述组分B包括羟值为115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4-丁二醇和辛酸亚锡，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇65份，1,4-丁二醇40份，辛酸亚锡2份。
上述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法，按照以下步骤进行：
1）预聚体合成：按重量份数取105份 羟值为115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇加入反应釜中升温至120℃真空下脱水2~3h后，至水分质量分数小于0.05%时，冷却至60℃待用；按重量份数取43份二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，升温至融化后，控制温度在60℃，再把脱水后的聚四氢呋喃二醇在搅拌下加入到二苯基甲烷二异氰酸酯中，缓慢升温至85℃，保温反应2小时，取样分析异氰酸酯基含量，当异氰酸酯基含量为7%（质量分数）时，真空脱泡30分钟，充氮气密封保存待用；
2）扩链反应：将步骤1）合成好的预聚体加入到浇注机A料罐中，控制温度为80℃；再按重量份数取65份羟值为115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、40份1，4-丁二醇和2份辛酸亚锡混合加入到浇注机B料罐中，升温至120℃脱水2小时；脱水后温度控制在65℃；再将A料罐和B料罐中物质以质量比100: 17.5的比例，通过机头搅拌装置直接浇注到模具中；在常压下进行固化，硫化温度控制在90℃，制品于40分钟后从模具中取出；
3）后硫化：将步骤2）制得的制品卸模后进行后硫化，后硫化温度为80℃，后硫化时间为8小时。
实施例4。通过实施例1-3任意方案得到的聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体应用于不平整地面的脚轮，优选的应用为手推车的脚轮。

Claims (5)

1.一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体，包括组分A和组分B，其特征在于：所述组分A和组分B以质量比100:16.5-17.5构成；所述组分A包括多元醇和多异氰酸酯，以重量份数计，其中多元醇100-105份，多异氰酸酯42-43份，所述的多元醇为异氰酸酯基含量为7%（质量分数），羟值为109~115mg KOH/g的聚四氢呋喃二醇，所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述组分B包括羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、1,4-丁二醇和有机锡催化剂，以重量份数计，其中聚四氢呋喃二醇60~65份，1,4-丁二醇35~40份，有机锡催化剂2份。
2.按照权利要求1所述的一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体，其特征在于：所述有机锡催化剂为辛酸亚锡。
3.一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
1）预聚体合成：按重量份数取100~105份 羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇加入反应釜中升温至110~120℃真空下脱水2~3h后，至水分质量分数小于0.05%时，冷却至50~60℃待用；按重量份数取42~43份二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应釜，升温至融化后，控制温度在50~60℃，再把脱水后的聚四氢呋喃二醇在搅拌下加入到二苯基甲烷二异氰酸酯中，缓慢升温至75-85℃，保温反应2小时，取样分析异氰酸酯基含量，当异氰酸酯基含量为7%（质量分数）时，真空脱泡20~30分钟，充氮气密封保存待用；
2）扩链反应：将步骤1）合成好的预聚体加入到浇注机A料罐中，控制温度为70-80℃；再按重量份数取60~65份羟值为109~115mgKOH/g的聚四氢呋喃二醇、35~40份1，4-丁二醇和2份有机锡催化剂混合加入到浇注机B料罐中，升温至110~120℃脱水2小时；脱水后温度控制在55-65℃；再将A料罐和B料罐中物质以质量比100:16.5-17.5的比例，通过机头搅拌装置直接浇注到模具中；在常压下进行固化，硫化温度控制在80-90℃，制品于30~40分钟后从模具中取出；
3）后硫化：将步骤2）制得的制品卸模后进行后硫化，后硫化温度为70-80℃，后硫化时间为8小时。
4.一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的应用，其特征在于：所述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体用于不平整地面的脚轮。
5.按照权利要求4所述的一种聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体的应用，其特征在于：所述聚四氢呋喃二醇型聚氨酯弹性体应用为手推车的脚轮。
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