一種聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氨酯（PU)彈性體及其制備方法，特別涉及具有良好的力學性 能和優(yōu)異耐疲勞性的高性能聚氨酯彈性體。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，基于1，5-萘二異氰酸酯（NDI)型的聚氨酯彈性體在力學、回彈和耐疲 勞性能等方面具有其他種類異氰酸酯的PU彈性體產(chǎn)品所無法企及的優(yōu)勢，一直以來作為 聚氨酯彈性體領(lǐng)域的高端產(chǎn)品應(yīng)用于特殊領(lǐng)域。但由于NDI本身的特性，使得所制備的NDI 型預(yù)聚體無法長期儲存，必須在短期（3~4h)內(nèi)盡快進行下一步的反應(yīng)，否則會極易發(fā)生 副反應(yīng)，導致預(yù)聚體黏度變大而變質(zhì)，無法制備性能穩(wěn)定的聚氨酯彈性體制品。同時預(yù)聚體 不穩(wěn)定的特性還造成無法采用半預(yù)聚法的聚氨酯彈性體澆注工藝，只能采用預(yù)聚法的工藝 制備彈性體制品，導致預(yù)聚體黏度較大。CN101265315A和CN1011861346A等專利中均公 布了制備可穩(wěn)定儲存的NDI預(yù)聚體的方法，但是生產(chǎn)過程中需要快速冷卻預(yù)聚體，這與普 通預(yù)聚體的制備工藝相比，大大增加了預(yù)聚體生產(chǎn)工藝的復雜性、生產(chǎn)成本等。同時，其所 開發(fā)的穩(wěn)定儲存型NDI預(yù)聚體使用1，4- 丁二醇擴鏈，與普通的聚氨酯澆注機設(shè)備相比，NDI 預(yù)聚體用澆注機必須能滿足精確的溫度控制和良好的脫泡裝置并可充惰性氣體，以保證預(yù) 聚體的穩(wěn)定性。并且由于混合比率大約是100份高黏度NDI預(yù)聚體比4份黏度相對較低的 1，4_ 丁二醇，所以對澆注機計量泵壓力的穩(wěn)定性要求也極為苛刻。而為了保證NDI預(yù)聚體 反應(yīng)的一致性和穩(wěn)定性，還需使用特殊的熔化設(shè)備來把固體預(yù)聚體融為液態(tài)而不妨礙其反 應(yīng)。這均大大提高了穩(wěn)定儲存NDI預(yù)聚體在澆注生產(chǎn)彈性體時的復雜性、增加了設(shè)備成本 等。
[0003] 為解決NDI預(yù)聚體價格昂貴、制備和使用工藝復雜等問題，王曉鳴，劉鴻慈，等.基 于MDI/NDI的聚氨酯彈性體的結(jié)構(gòu)與性能[J]，合成橡膠工業(yè)，2007, 30 (2)，107~110.合 成了基于MDI/NDI的聚氨酯彈性體，但由于其中MDI的存在所造成的彈性體材料在動態(tài)負 荷下形變較大、內(nèi)生熱大、磨損嚴重、耐疲勞性能差等問題無法解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種聚氨酯彈性體，該彈性體具有良好的 力學性能和優(yōu)異的耐疲勞性。
[0005] 本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種該聚氨酯彈性體的制備方法。
[0006] 本發(fā)明聚氨酯彈性體由預(yù)聚體組分（A組分）和擴鏈劑組分（B組分）兩部分組成， 以重量份計包括：
[0007] (1)A組分
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種聚氨酯彈性體，由預(yù)聚體組分（A組分）和擴鏈劑組分（B組分）兩部分組成，以 重量份計包括： (1)A組分 大分子二元醇 1〇〇份 1，5-萘二異氰酸酯（NDI) 5~20份 對苯二異氰酸酯（PI3DI) 10~30份或3,3_二甲基_4,4_聯(lián)苯二異氰酸酯（TODI) 10~50份 (2) B組分 大分子二元醇 0~100份 擴鏈劑 8~30份 催化劑 0. 02~0. 5份 A/B重量比為 100/8~30 所述大分子二元醇選自分子量為500-3000的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氫 呋喃二元醇（PTMG)或其組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是聚酯二元醇是指小分子二元羧酸和 小分子二元醇的反應(yīng)產(chǎn)物，或各種內(nèi)酯與二元醇反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨酯彈性體，其特征是聚酯二元醇是指己內(nèi)酯與乙二醇、 二甘醇反應(yīng)制備的e-聚己內(nèi)酯二元醇（PCL)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是所述的擴鏈劑為小分子二元醇、小 分子三元醇、三官能度醇胺或氨類聚氨酯擴鏈交聯(lián)劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯彈性體，其特征是A組分中異氰酸酯為1，5-萘二異氰 酸酯（NDI)和對苯二異氰酸酯（proi)，擴鏈劑為小分子二元醇、小分子三元醇、三官能度醇 胺或其組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯彈性體，其特征是小分子二元醇是指乙二醇、二乙二 醇、丙二醇、1，4_丁二醇、己二醇、戊二醇、間苯二酚雙（0-羥乙基）醚（HER)或?qū)漉?雙 (0-羥乙基）醚（HQEE);三官能度醇胺是指三異丙醇胺（TIPA);小分子三元醇是指三羥甲 基乙烷（TME)、甘油（GLY)、三羥甲基丙烷（TMP)或聚己內(nèi)酯三醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚氨酯彈性體，其特征是A組分中異氰酸酯為1，5-萘二異氰 酸酯（NDI)和T0DI，擴鏈劑為小分子二元醇、小分子三元醇、芳香族二元胺、三官能度醇胺 或其組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚氨酯彈性體，其特征是小分子二元醇是指乙二醇、二乙二 醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、己二醇或戊二醇；小分子三元醇是指三羥甲基乙烷（TME)、甘油 (GLY)、三羥甲基丙烷（TMP)或聚己內(nèi)酯三醇；芳香族二元胺是指3, 3' -二氯-4,4' -二苯 基甲烷二胺（MOCA)、3, 5-二甲硫基甲苯二胺（DMTDA)、3, 5-二乙基甲苯二胺（DETDA)、4， 4'-亞甲基雙（3-氯-2,6-二乙基苯胺（MCDEA)、2,4-二氨基-3, 5-二甲硫基氯苯（TX-2); 三官能度醇胺是指三異丙醇胺（TIPA)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯彈性體，其特征是所述的催化劑為叔胺類、有機鉍類 或有機錫類化合物中的一種或多種混合物。
10. -種制備權(quán)利要求1~10之一所述的聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下步驟： (1)A組分的制備：將計量的大分子二元醇在95~120°C、-0. 098~-0.IMPa下脫水 2~3h，然后保持溫度在110~130°C下加入計量的NDI，在該溫度下反應(yīng)10~30min，降溫 至60~80°C，再加入計量的PPDI或TODI，若加入PPDI保持反應(yīng)溫度為70~80°C，若加入 TODI保持反應(yīng)溫度為90~100°C，反應(yīng)時間均為1. 5~2. 5h，達到理論NC0%值后，抽真空 脫泡，降溫出料，密封保存； (2)B組分的制備：將大分子二元醇、液體擴鏈劑或預(yù)先融化為液體的擴鏈劑、催化劑 按計量進行攪拌，混合均勻，保持B組分為液體狀態(tài)使用； (3) 彈性體的制備：物料澆注可采用機器澆注或手工澆注，A組分溫度為75~90°C，B 組分溫度為45~120°C，將兩組分充分混合均勻，注入溫度為110~130°C的模具中，脫模 時間30~60min，脫模后制品需在110~130°C溫度下后硫化16~24h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚氨酯彈性體及其制備方法，由兩部分組成，以重量份計包括，A組分：大分子二元醇100份，1，5-萘二異氰酸酯(NDI)5～20份，對苯二異氰酸酯(PPDI)10～30份或3，3-二甲基-4，4-聯(lián)苯二異氰酸酯(TODI)10～50份；B組分：大分子二元醇0～100份，擴鏈劑8～30份，催化劑0.02～0.5份；A/B重量比為100/8～30。本發(fā)明所制備的預(yù)聚體具有良好儲存穩(wěn)定性，黏度較低，改善了A/B組份間巨大的比例差異，不需采用特殊裝備的彈性體澆注機，簡化了預(yù)聚體的生產(chǎn)和澆注使用工藝，也直接降低了彈性體材料的成本。
【IPC分類】C08G18-48, C08G18-66, C08G18-76, C08G18-32, C08G18-42, C08G18-10
【公開號】CN104817683
【申請?zhí)枴緾N201510226943
【發(fā)明人】蘇麗麗, 石雅琳, 韓冰, 鄭直, 王振
【申請人】黎明化工研究設(shè)計院有限責任公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月24日