CN1092783A

CN1092783A - 聚氨酯弹性体胶料的制造方法

Info

Publication number: CN1092783A
Application number: CN 94110408
Authority: CN
Inventors: 郝立新; 刘锦春; 赵菲; 吕锡元; 李德和
Original assignee: QINGTAO CHEMICAL ENGINEERING COLLEGE
Current assignee: QINGTAO CHEMICAL ENGINEERING COLLEGE
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1994-01-11
Publication date: 1994-09-28

Abstract

本发明涉及一种以端羟基聚酯(或聚醚)为主要原料经化学反应制造用于复合轮胎方面的聚氨酯弹性体胶料的生产方法，先利用端羟基聚合物并用物与异氰酸酯或其并用物反应生成预聚物(或半预聚物)，再与扩链剂反应生成聚氨酯弹性体胶料，该胶料可适于做轮胎胎面或胎体胶料，其力学性能，粘合性能，耐水解性，热稳定性及低温性能均优于现有技术产品。

Description

本发明涉及一种以端羟基聚酯（或聚醚）为主要原料经化学反应制造用于复合轮胎方面的聚氨酯弹性体胶料的方法。

无论何种轮胎，经过长时间的使用，由于道路磨损，尖锐物的刺扎，都会导致轮胎胎面变薄、花纹掉块或出现裂口、空洞，使轮胎无法继续使用。破损后的轮胎须经修补或翻新后才能重新使用。传统轮胎的修补和翻新，至今仍然采用与原轮胎相同的橡胶胶料，该胶料除含天然橡胶或合成橡胶外，还含有硫化剂、促进剂、防老剂、补强剂等多种添加剂。用传统橡胶翻新的载重轮胎，其耐磨性，耐刺扎性均不理想，其行驶里程仅为5万公里左右。

为了提高翻新轮胎的使用寿命，国内外开始将聚氨酯粘合剂或聚氨酯弹性体用于轮胎的修补和翻新，与此有关的专利有DE3124912，3333458;EP247469，358084，122480，199998;US4718469;Brit 1051351;J750879，7510379;CN1062692A等。其中CN1062692A专利的技术是以端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯与4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯反应生成预聚物或半预聚物，然后再与乙二醇（扩链剂）、三羟甲基丙烷（交链剂）等反应生成浇注型聚氨酯弹性体，将其灌注到打磨后的旧橡胶轮胎胎顶部位，形成聚氨酯橡胶复合轮胎。该技术也存在工艺自动化程度低和产品造价高的缺点。

本发明的目的在于克服现有制作复合轮胎及所用胶料存在的缺点，寻求发明一种工艺新颖，产品性能强，成本低的端羟基聚酯（或聚醚）为主要原料经化学反应制取聚氨酯弹性体胶料的方法。

为了实现上述发明目的，本发明利用端羟基聚酯（或聚醚）和端羟基聚丁二烯并用物与异氰酸酯或其并用物反应生成预聚物（或半预聚物），将预聚物组份和扩链剂及其他添加剂混合物组份用反应注射成型机注射到轮胎模具中，完成扩链和交联反应从而制成聚氨酯弹性体为胎面的复合轮胎。先采用常规工艺设备将一定比例的端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯和端羟基聚丁二烯混合后，在一定温度条件下，进行真空脱水，然后降温并解除真空，在搅拌的同时加入4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，并使温度逐步上升到一定值后保温反应1.5-3小时，便制得预聚物（或半预聚物）。再将制取的预聚物在一定温度条件下，抽真空脱除所含的空气，以避免在生成的弹性体中夹杂气泡，然后将已预热的2，4-二氨基-3.5-二甲硫基甲苯和N，N-双（2-羟丙基）苯胺迅速添加到预聚物中，激烈搅拌后将其浇注到热模具中经平板硫化机硫化和脱模后即制成弹性体胶料试片。

本发明与现有技术相比具有工艺方法新颖，产品耐磨性能好，不易出现裂口，使用周期长，价格低且便于加工使用等优点。

本发明的实施分为两个步骤，即先制取预聚物，再制取弹性体胶料，在硫化橡胶轮胎胎体上复合上所制成的聚氨酯弹性体胶料作轮胎胎面。具体的实施可由以下内容完成：聚氨酯弹性体胶料是由平均分子量为1000-2000，羟基官能度为2-2.2的端羟基聚酯（或聚醚）和平均分子量为1800-4000，羟基官能度为2-2.39的端羟基聚丁二烯的并用物（聚酯（或聚醚）/聚丁二烯＝40-90/60-10）与过量的异氰酸酯或其并用物，通过聚加成反应生成两端基为-NCO的聚氨酯预聚物（或半预聚物），预聚反应是在激烈搅拌下进行，反应温度60-90℃，反应时间1.5-3小时，生成预聚物的游离-NCO含量控制在4-6%为宜。生成的预聚物须进一步与扩链剂进行以增大分子链长和在分子链间产生化学交联为目的的反应，才能形成有使用价值的聚氨酯弹性体。本发明采用2，4-二氨基-3.5-二甲硫基甲苯与二元醇并用物（并用当量比为1.0-3/2-0.5）作扩链剂，扩链剂与预聚物的当量比为0.8-0.95/1，扩链剂与预聚物的混合温度为30-100℃，混合可用手工搅拌实施或反应注射成型机实施。当用反应注射成型机制造复合轮胎时，预聚物作为一种组分，扩链剂与催化剂等的混合物作为另一种组分，两种组分经过计量泵精确计量分别送入带有高速搅拌的混合头中，并迅速注入装有硫化橡胶轮胎胎体的模具中，于80-120℃下，反应30-60分钟，即得聚氨酯/硫化橡胶复合轮胎。

实施例1

胶料配方：

端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯（分子量2000） 50份

端羟基聚丁二烯（分子量3100） 50份

4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯 32.2份

2，4-二氨基-3.5-二甲硫基甲苯 9.5份

N，N-双（2-羟丙基）苯胺 4.6份

预聚物制备：

将端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯和端羟基聚丁二烯混合物在120℃下抽真空脱水至水含量小于0.05%。降温至50-60℃，解除真空在搅拌下向上述多元醇混合物中添加4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，使反应体系的温度逐步升至80℃，并在此温度下反应1.5-3小时。

弹性体制备：

采用手工混合浇注法。将预聚物在70-80℃下抽真空脱除所含的空气以避免在生成的弹性体中夹杂气泡。将预热到40-70℃的2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯和N，N-双（2-羟丙基）苯胺，迅速添加到预聚物中，用搅拌器或手工激烈搅拌40-60秒，将混合物浇注到热模具（100℃）中，再将模具放入120℃的平板硫化机中。1小时后脱模，做好的弹性体试片在100℃后熟化24小时，室温下停放7小时测试性能。

实施例2

胶料配方：

端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯（分子量2000） 60份

端羟基聚丁二烯（分子量3100） 40份

甲苯二异氰酸酯（异构比2，4/2，6＝80/20） 30.5份

2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯 10.7份

N，N-双（2-羟丙基）苯胺 4.3份

预聚体和弹性体的制备方法同实施例1。

在25℃温度条件下，用XLL-100A电子拉力机测试本胶料的性能如下：

性能实施例1 实施例2

邵尔A硬度 80 78

300%定伸强力(mpa) 12.5 10.2

拉伸强度(mpa) 30.7 23.6

拉断伸长率(%) 480 524

拉伸永久变形(%) 13 15

撕裂强度(KN/M) 71 65

Claims

1、一种以端羟基聚酯(或聚醚)为主要原料经化学反应制造用于复合轮胎方面的聚氨酯弹性体胶料的方法，其特征在于利用端羟基聚合物的并用物与异氰酸酯或其并用物反应生成预聚物(或半预聚物)再与并用扩链剂反应生成聚氨酯弹性体胶料。

2、根据权利要求1中所指的聚氨酯弹性体胶料的制造方法，其特征在于用常规工艺设备将一定比例的端羟基聚己二酸乙二醇丙二醇酯和端羟基聚丁二烯混合后，在一定温度条件下，进行真空脱水，然后降温并解除真空，在搅拌的同时加入二异氰酸酯，并使温度逐步上升到一定值后保温反应1.5-3小时，便制得预聚物（或半预聚物）。再将制取的预聚物在一定温度条件下，抽真空脱除所含的空气，然后将已预热的2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯和N，N-双（2-羟丙基）苯胺等迅速添加到预聚物中，激烈搅拌后将其浇注到热模具中，经平板硫化机硫化和脱模后即制成弹性体胶料试片。

3、根据权利要求1和2所述的聚氨酯弹性胶料的制造方法，其特征在于端羟基聚酯（或聚醚）主链分子量为1000-2000，羟基官能度为2-2.2;端羟基聚丁二烯的分子量为1800-4000，羟基官能度为2-2.39。端羟基聚酯（或聚醚）与端羟基聚丁二烯的并用重量比为40-90/60-10。

4、根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体胶料的制造方法，其特征在于并用扩链剂是由2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯和N，N-双（2-羟丙基）苯胺等组成，其当量比为1-3/2-0.5。

5、根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体胶料的制造方法，其特征在于由预聚物（或半预聚物）与并用扩链剂反应制聚氨酯弹性体胶料时，并用扩链剂与预聚物（或半预聚物）的当量比为0.8-0.95/1。