CN112724363B - 海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚氨酯制品技术领域，具体涉及一种海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶及其制备方法。所述聚氨酯灌封胶，包括A组分和B组分，A组分是由胺类扩链剂、聚氧化丙烯醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成，B组分是由植物油类多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇和二异氰酸酯组成。A组份和B组分室温固化后得到邵A硬度70～90、可操作时间长、且无需高温固化的聚氨酯弹性体制品，生产工艺简单并满足行业相关性能标准，在电缆灌封行业中具有广阔的应用前景。

Description

海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯制品技术领域，具体涉及一种海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶及其制备方法。
背景技术
海底电缆是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底及河流水下，用于电信号传输。海洋环境是一种复杂的腐蚀环境，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时又对金属构件产生低频往复应力和冲击，对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用，因此，加强海底电缆的耐腐蚀性就至关重要。聚氨酯弹性体自其问世后凭借其优异的性能进入到生活中各大领域，聚氨酯灌封胶作为复合型特殊灌封材料由于其弹性好，绝缘、防霉、防震、防腐蚀、耐高低温冲击等特性越来越多的应用到各行各业中。聚氨酯灌封胶固化后可以减受内部元器件受外界环境条件影响，确保元器件在标准工作环境下良好运行，提高其稳定性与使用寿命。同时聚氨酯灌封胶不需要庞大的加热固化设备,室温条件下即可固化，避免了温度过高对电子元器件的损坏，因此聚氨酯灌封胶成为电子通信行业理想的灌封材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种操作时间长、制品耐水解、耐化学品和机械性能优秀的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶及其制备方法。
本发明所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，包括A组分和B组分，A组分是由胺类扩链剂、聚氧化丙烯醚多元醇、催化剂和抗老化剂组成，B组分是由植物油类多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇和二异氰酸酯组成；其中，A组分包括以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002865475380000011
B组分包括以下重量百分比的原料：
聚四氢呋喃醚多元醇 19-45％；
植物油类多元醇 0-20％；
二异氰酸酯 35-62％。
胺类扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,5-二甲硫基甲苯二胺、MCDEA、740M、E-100或P1000中的一种或一种以上。
聚氧化丙烯醚多元醇为数均分子量为1000-6000，官能度为2或3。
催化剂为锡类或复合类催化剂，优选环保复合催化剂GF-02。
抗老化剂为1076、770、292或UV-1中的一种或一种以上。
聚四氢呋喃醚多元醇数均分子量为650-2000，优选PTMG650、PTMG1000、PTMG2000等多元醇。
植物油类多元醇为蓖麻油、HM-10200或HM-10100中的一种或一种以上。
二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)、改性的液化4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、4,4二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或一种以上，优选HMDI。
本发明所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)A组分的制备：将胺类扩链剂、聚氧化丙烯醚多元醇、催化剂和抗老化剂混合后，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分；
(2)B组分的制备：将聚四氢呋喃醚多元醇、植物油类多元醇和二异氰酸酯混合后，在75-90℃反应制得异氰酸根(NCO)含量为8-16.5％的预聚物，得到B组分；
(3)使用时，将A、B组分按照A:B＝100:50-60的质量比混合均匀，混合温度为25-35℃，混合后的粘度在800-1500cps，可操作时间为15-25分钟，然后浇入模具中硫化成型，模具温度为25-35℃，0.5-1小时开模，然后再经后硫化5-10天(优选7天)后，制得邵A硬度70-90硬度的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶产品。
由于常规聚醚多元醇主链含有醚键(-R-O-R-)，端基或侧基含有大于等于2个羟基(-OH)，醚键和羟基极易和空气中的水分子反应形成氢键，植物油类多元醇中通常含有较长的疏水性脂肪酸链段，官能度通常大于2，脂肪族和脂环族二异氰酸酯的反应活性要比芳香族的低，因此本发明通过在预聚物中加入植物油类多元醇提高了原料的稳定性，降低了制品的吸水溶胀率，且在反应过程中形成网状交联结构，增强了聚氨酯制品的机械性能；通过引入HMDI等二异氰酸酯，既延长了产品的操作时间和优异的力学性能，还赋予了制品杰出的耐水解性和耐化学品性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过在B组分中添加植物油类多元醇提高了原料的稳定性，且在反应过程中能够形成网状交联结构，增强了聚氨酯制品的机械性能，降低了聚氨酯制品的吸水溶胀率。
2、本发明通过在B组分添加HMDI等二异氰酸酯，既延长了产品的操作时间和优异的力学性能，还赋予聚氨酯制品杰出的耐水解性和耐化学品性
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。实施例和对比例中原料所涉及到的含量百分数皆为重量百分数。
所用材料如下：
Figure BDA0002865475380000031
实施例1
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将MOCA 20％；MN3050D 79.8％、GF-02 0.1％，1076 0.1％混合搅拌均匀，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 19％、BMY 19％、MDI-50 25％、HMDI 37％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
实施例2
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将MOCA 20％；MN3050D 79.8％、GF-02 0.1％、1076 0.1％混合搅拌均匀，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 43.9％、MDI-50 22.4％、HMDI 33.7％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
实施例3
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将MOCA 20％；MN3050D 79.8％、GF-02 0.1％，1076 0.1％混合搅拌均匀，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 45％、MDI-50 55％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
实施例4
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将MOCA 20％；MN3050D 79.8％、GF-02 0.1％，1076 0.1％混合搅拌均匀，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 20％、BMY 20％、MDI-50 60％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
对比例1
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将MOCA 20％；DL2000 79.8％、GF-02 0.1％，1076 0.1％混合搅拌均匀，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 19％、BMY 19％、MDI-50 25％、HMDI 37％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
对比例2
所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，由以下步骤制备：
A组分的制备：将E300 20％；DL2000 79.8％、GF-02 0.1％，1076 0.1％混合搅拌均匀，在100～110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分。
B组分的制备：将PTMG2000 19％、BMY 19％、MDI-50 25％、HMDI 37％，设定反应温度80℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为16.5％的预聚体。
A组分和B组分的温度控制在30℃，将A、B组分按照A/B＝100/60的质量比混合均匀，浇入模具中硫化成型，混合温度为30℃，模具温度为室温30℃，0.5小时开模，室温下后硫化7天制得目标产品。
对实施例1-4和对比例1,2制备的聚氨酯制品进行性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1-4和对比例1，2制品的力学性能对比
Figure BDA0002865475380000051
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行耐湿热测试，结果如表2所示。
表2实施例1-4和对比例1，2的双85测试结果对比
Figure BDA0002865475380000052
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行热老化测试，结果如表3所示。
表3实施例1-4和对比例1，2的热老化测试结果对比
Figure BDA0002865475380000061
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行耐盐雾测试，结果如表4所示。
表4实施例1-4和对比例1，2的耐盐雾测试结果对比
Figure BDA0002865475380000062
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行低温测试，结果如表5所示。
表5实施例1-4和对比例1，2的低温测试结果对比
Figure BDA0002865475380000063
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行密度、吸水、收缩测试，结果如表6所示。
表6实施例1-4和对比例1，2的密度、吸水、收缩测试结果对比
Figure BDA0002865475380000064
对实施例1-4和对比例1，2制备的聚氨酯制品进行弹性体混合料专用试验方法：耐臭氧试验、热延伸试验、浸矿物油试验测试，结果如表7所示。
表7实施例1-4和对比例1，2的耐臭氧试验、热延伸试验、浸矿物油试验测试结果对比
Figure BDA0002865475380000065
Figure BDA0002865475380000071
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (7)

1.一种海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0003777177050000011
B组分包括以下重量百分比的原料：
Figure FDA0003777177050000012
植物油类多元醇为蓖麻油、HM-10200或HM-10100中的一种或一种以上；
二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、改性的液化4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4' 二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，其特征在于：胺类扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,5-二甲硫基甲苯二胺、MCDEA、740M、E-100或P1000中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，其特征在于：聚氧化丙烯醚多元醇为数均分子量为1000-6000，官能度为2或3。
4.根据权利要求1所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，其特征在于：催化剂为锡类或复合类催化剂。
5.根据权利要求1所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶，其特征在于：抗老化剂为1076、770、292或UV-1中的一种或一种以上。
6.一种权利要求1-5任一所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)A组分的制备：将胺类扩链剂、聚氧化丙烯醚多元醇、催化剂和抗老化剂混合后，在100-110℃，-0.095MPa以下真空脱水至水分小于0.05％，得到A组分；
(2)B组分的制备：将聚四氢呋喃醚多元醇、植物油类多元醇和二异氰酸酯混合后，在75-90℃反应制得异氰酸根含量为8-16.5％的预聚物，得到B组分；
(3)使用时，将A、B组分按照A:B＝100:50-60的质量比混合均匀，然后浇入模具中硫化成型，然后再经后硫化后，制得海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶产品。
7.根据权利要求6所述的海底电缆灌封用聚氨酯灌封胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中混合温度为25-35℃，可操作时间为15-25分钟，模具温度为25-35℃，0.5-1小时开模，后硫化时间为5-10天。
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