CN109293864A - 用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能高分子材料制备技术领域，具体涉及一种用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法。包括以下步骤：1)将聚醚多元醇与异氰酸酯反应制备NCO封端的预聚体；2)向预聚体中加入异氰酸酯，并搅拌均匀，得A组分；3)向小分子多元醇中加入催化剂，分散均匀，得B组分；4)使用时，将A组分和B组分混合均匀，喷涂或者涂抹成型后，加热至80‑100℃固化，即得用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体；其中，所述的聚醚多元醇为INOVOL C220、INOVOL C230、INOVOL C240A或INOVOL F330N中的三种或四种。本发明制备方法简单，能够应用于轮胎的防扎防爆，使用方便，不需要昂贵复杂的模具。

Description

用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法
技术领域
本发明属于功能高分子材料制备技术领域，具体涉及一种用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法。
背景技术
目前，大部分汽车轮胎安装的是普通橡胶轮胎，但是充气轮胎有一个弊端，即怕漏气，怕爆胎。轮胎对汽车的安全性至关重要，一旦爆胎或被扎破迅速漏气，很容易导致交通事故，尤其是在汽车高速行驶的时候。轮胎一旦漏气会变形缩小，汽车就会失去平衡偏侧一边，驾驶员无法控制方向和制动。所以，保持汽车轮胎正常的胎压，做好轮胎的防扎防爆，对于汽车安全行驶具有重要意义。
目前对于轮胎防扎防爆的报道及专利较多，但是大部分的研究内容可以归于同一种类型，即在轮胎的内胎和外胎间增加防护层。用于轮胎防扎防爆的已见报道的防护层种类很多，如防扎钢箍衬垫、网状钢丝环带、钢丝线、钢皮、充气小球、充满小气泡的弹性橡胶、蜂窝煤状或者柱状弹簧式防扎层、始终呈胶态的高分子活性胶层、气垫夹层等。以上每一类防护层都具有各自的特色。也有少数独特方法被报道，比如在轮胎前增加吸铁石装置(授权公告号CN 204998269 U)，但当轮胎遇到非铁类尖锐物或者地面固定的铁质尖锐物，这种装置对于轮胎的防扎防爆就起不到效果。
聚氨酯弹性体作为一种常用的高分子材料，具有金属材料不可比拟的优点，比如：力学性能的可调节范围大，耐磨性能优越，粘接力强，加工方式多样，耐油、耐老化、耐辐射、耐低温等。但聚氨酯材料在轮胎防扎领域的报道较少，专利CN 104910346 A公开了一种聚氨酯弹性体防穿刺轮胎衬垫及其制备方法，制得的聚氨酯弹性体防穿刺轮胎衬垫，其550-650mm的厚度可以抵御一般尖锐物的穿刺。但此衬垫的制备需要较复杂的模具，整个固化时间也需要4小时以上，使用不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，制备方法简单，制得的材料具有较好的韧性和拉伸性能，能够有效地应用于轮胎的防扎防爆，材料软硬程度可调，能够应用于不同气温地区的轮胎防扎防爆；使用方便，不需要昂贵复杂的模具。
本发明所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚醚多元醇与异氰酸酯反应制备NCO封端的预聚体；
2)向预聚体中加入异氰酸酯，并搅拌均匀，得A组分；
3)向小分子多元醇中加入催化剂，分散均匀，得B组分；
4)使用时，将A组分和B组分混合均匀，喷涂或者涂抹成型后，加热至80-100℃固化，即得用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体；
其中，所述的聚醚多元醇为INOVOL C220、INOVOL C230、INOVOL C240A或INOVOLF330N中的三种或四种；
步骤1)中，将上述聚醚多元醇分别与异氰酸酯反应制备NCO封端的预聚体，INOVOLC220预聚体的NCO含量为3-4％，INOVOL C230预聚体的NCO含量为4-5％，INOVOLC240A预聚体的NCO含量为2-3％，INOVOL F330N预聚体的NCO含量为2-3％。
以上所述的聚醚多元醇为山东一诺威新材料有限公司市售产品。
优选地，所述的聚醚多元醇由如下重量百分数的原料组成：
所述的异氰酸酯为PM200、MDI-50或TDI-80中的一种或几种。
所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇中的一种或两种。
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。
所述的催化剂的用量为聚醚多元醇、异氰酸酯和小分子多元醇总质量的0.1-0.5wt.％。
步骤4)中，固化时间不超过1小时。固化过程中，10分钟后可表干，一小时内即可固化。
A组分和B组分的用量关系如下：
A组分中的NCO含量：B组分中的羟基含量＝1：0.95-1。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法。一方面，该材料使用方便，可直接喷涂或涂抹于外胎内侧后固化成型，或者在简单的平板模具中固化后贴于外胎内侧即可，不需要昂贵复杂的模具，操作简单，另一方面，本材料与已报道专利所涉及的硬质材料不同，具有较好的韧性和拉伸性能，可有效防止尖锐物扎进轮胎造成的漏气现象。材料软硬程度可调，适用于不同气温地区的轮胎使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限定本发明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃，真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下，加入适量异氰酸酯(MDI-50)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C230，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.6％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体7克，混合后加入2.5克MDI-50，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.8克乙二醇以及0.2克催化剂二月桂酸二丁基锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，喷涂至轮胎外胎内侧，烘房内80℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率4500％，拉伸强度1.23MPa。
实施例2
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-50占90％，PM200占10％)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOLC230，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.6％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOL C240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体7克，混合后加入2.5克MDI-50，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.95克丙二醇以及0.22克催化剂二月桂酸二丁基锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，涂抹至轮胎外胎内侧，烘房内80℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率4300％，拉伸强度1.31MPa。
实施例3
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C220加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-50)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C220，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为3.4％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体7克，混合后加入2.5克MDI-50，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.8克乙二醇以及0.2克催化剂二月桂酸二丁基锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，喷涂至轮胎外胎内侧，烘房内80℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率4100％，拉伸强度1.12MPa。
实施例4
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-80)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C230，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.6％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体7克，混合后加入2.9克PM200，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.8克乙二醇以及0.2克催化剂辛酸亚锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，喷涂至轮胎外胎内侧，烘房内100℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率4400％，拉伸强度1.26MPa。
实施例5
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-80)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C230，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.6％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体15克，混合后加入2.5克PM200，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.95克乙二醇以及0.22克催化剂辛酸亚锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，涂抹至轮胎外胎内侧，烘房内100℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率3800％，拉伸强度1.62MPa。
实施例6
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-80)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C230，INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.6％，2.7％，2.8％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体20克，混合后加入2.5克PM200，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取2.05克乙二醇以及0.22克催化剂二月桂酸二丁基锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，涂抹至轮胎外胎内侧，烘房内100℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内即可固化。力学测试性能：断裂伸长率3650％，拉伸强度1.71MPa。
实施例7
(1)A组分的制备：取适量聚醚多元醇INOVOL C230加热至100℃真空脱水两个小时，随后降温至70℃以下加入适量异氰酸酯(MDI-50)，升温至80℃反应两个小时，得到预聚体，同样方法制备INOVOL C240A，INOVOL F330N预聚体，INOVOL C230、INOVOL C240A、INOVOL F330N预聚体的NCO含量分别为4.5％、2.5％、2.5％。分别取INOVOL C230，INOVOLC240A的预聚体各20克，取INOVOL F330N预聚体10克，混合后加入1.74克TDI-80，搅拌均匀即得A组分，密封储存备用。
(2)B组分的制备：取1.55克乙二醇以及0.2克催化剂二月桂酸二丁基锡，混合均匀后即得B组分。
(3)将上述制备的A、B组分混合并搅拌均匀后，涂抹至轮胎外胎内侧，烘房内80℃的环境下放置10分钟，即可表干成型，一小时内可固化。力学测试性能：断裂伸长率4550％，拉伸强度1.07MPa。

Claims (8)

1.一种用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将聚醚多元醇与异氰酸酯反应制备NCO封端的预聚体；
2)向预聚体中加入异氰酸酯，并搅拌均匀，得A组分；
3)向小分子多元醇中加入催化剂，分散均匀，得B组分；
4)使用时，将A组分和B组分混合均匀，喷涂或者涂抹成型后，加热至80-100℃固化，即得用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体；
其中，所述的聚醚多元醇为INOVOL C220、INOVOL C230、INOVOL C240A或INOVOL F330N中的三种或四种；
步骤1)中，将上述聚醚多元醇分别与异氰酸酯反应制备NCO封端的预聚体，INOVOLC220预聚体的NCO含量为3-4％，INOVOL C230预聚体的NCO含量为4-5％，INOVOL C240A预聚体的NCO含量为2-3％，INOVOL F330N预聚体的NCO含量为2-3％。
2.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇由如下重量百分数的原料组成：
3.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的异氰酸酯为PM200、MDI-50或TDI-80中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的小分子多元醇为乙二醇或丙二醇中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。
6.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的催化剂的用量为聚醚多元醇、异氰酸酯和小分子多元醇总质量的0.1-0.5wt.％。
7.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：步骤4)中，固化时间不超过1小时。
8.根据权利要求1所述的用于轮胎防扎防爆的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：A组分和B组分的用量关系如下：
A组分中的NCO含量：B组分中的羟基含量＝1：0.95-1。
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