合成聚氨酯橡膠的新方法
2023-09-22 06:42:05 3
專利名稱：合成聚氨酯橡膠的新方法
技術領域：
本發明屬於聚氨酯橡膠的一種新的合成方法。
背景技術：
聚氨酯橡膠是介於塑料與橡膠之間的合成材料，其最大特點是在高硬度下仍具備十分良好的彈性，卻具備優良的耐磨性、耐油、耐低溫性能，並具有相當優越的機械強度。是急待發展的一種特種橡膠。
從60年代至今，合成聚氨酯橡膠的方法很多。尤其近十年來，由於聚氨酯橡膠的應用日益擴寬，產量、銷量逐年增加，全世界1996年生產12-13萬噸，到2000年就猛增14.6萬噸。可是在我國及世界上目前合成聚氨酯的方法都十分苛刻，首先要求單體聚醚分子量要高於5000，即M≥5000以上，否則性能低下，用處受到限制，其次在合成的過程必須採用低分子二元醇作擴鏈劑，不然加聚反應形成的高聚物也是由於分子量小而失去優異性能；再者對溶劑、填料、增塑劑要求無水(水份含量要小於6ppm)。上述條件都制約聚氨酯合成工業的發展，更主要的是增加生產成本。據有關資料報導，只是一套對碳黑除水設備造價合人民幣3,700萬元，整個生產聚氨酯橡膠2000噸/年，投資高達上億元，這對中國國情是難以承受的。
發明內容
本發明提供一種合成聚氨酯橡膠的新方法，以解決上述存在的技術問題。本發明採取的技術方案是(a)合成聚氨酯橡膠預聚體先將聚醚N-330，M＝3000，三羥基300克，放入三口反應瓶中，反應瓶帶有攪拌器，加料口和抽空管；而後加熱反應瓶，從室溫加熱至70℃，加溫過程不停的攪拌和抽空，大約30分鐘，待反應瓶中的聚醚變成清沏透明，這時滴加多異氰酸酯125克，在滴加多異氰酸酯反應瓶內溫度自然上升，調節滴加速度來控制反應瓶內物料的溫度，在滴加多異氰酸酯過程應保持反應溫度70℃-90℃之間，當全部多異氰酸酯滴加完畢後，再使反應瓶升溫，使瓶中物料達110℃-120℃並保持120分鐘，而後降至室溫；(b)配製硫化劑溶液硫化劑是由MOCA即3，3′-二氯-4，4′-二胺基二苯基甲烷與丙酮或乙醯乙酸乙酯配製而成，一般配製是按MOIA∶丙酮或乙醯乙酸乙酯＝1∶2(重量比)；(c)合成聚氨酯橡膠製品該預聚體經過與硫化劑交聯反應生成聚氨酯橡膠，取預聚體50克加入30.4克配製好的硫化劑溶液，攪拌均勻後灌注在指定的模型內，經過二十四小時在室溫條件下即可脫模，得到聚氨酯橡膠製品，其硬度A0＝90。
也可將聚醚N-330，M＝3000，三羥基300克，替換成聚醚PPG-1000，M＝1000，兩羥基300克。
本發明的優點是針對原來聚氨酯橡膠合成難、費用大、工業化複雜的具體實際，提供一種新的聚氨酯合成方法，它簡易、可行、實用，不僅僅是合成配方簡單，合成工藝更加合理，對原料要求放寬，不用常規方法中必須採用的低分子二元醇擴鏈劑；不要求常規方法中必須採用聚醚的M≥5000；不要求合成中的溶劑、填料、增塑劑使用前特殊乾燥除去水份。節省大筆製造費用，降低生產成本，有利於聚氨酯橡膠工業的發展。
表1 新方法與常規法生產的480A性能比較
以上說明兩種方法生產的聚氨酯橡膠均具備同樣優異的性能。
2、硫化如(聚四氫呋喃) 生產設備採用容積為250立升反應釜，不鏽鋼材質並有加熱冷卻套，是全封閉反應釜，反應釜蓋上裝有兩個副攪拌器和一個主攪拌器，有加料口及抽空除水接口。生產工藝(a)合成聚氨酯橡膠預聚體首先將各種物料按進貨檢驗單的數值進行復檢，如果合格，按配方準確稱取重量，先將單體聚醚投入釜中，進行攪拌，並同時抽空除水，使反應釜升溫，當反應溫度從室溫升至70℃時大約需30分鐘，攪拌開啟時就進行釜內抽空處理，由於單體中含有1％的水份，經抽空使水排出，大約經過30分鐘之後，釜內單體變得清沏、透明，可視為水份已經除淨，真空度表壓在0.095左右(接近-0.1Mpa)，這時開始滴入多異氰酸酯，由於加成聚合反應開始，使反應釜內溫度上升，同時用滴加多異氰酸酯的速度來控制釜內反應溫度，應在70-90℃之間，當全部多異氰酯用量滴加完畢，再使釜內溫度提高到115℃左右，並保持兩小時，之後停止攪拌，停止抽空，冷卻至室溫，稱為預聚體(甲組份)。
(b)配製硫化劑溶液稱硫化劑MOCA 10Kg放入一個帶有攪拌器的罐內，加入丙酮或乙醯乙酸乙酯20Kg，經15分鐘攪拌後成為淡黃色溶液，即是硫化劑(乙組份)。
(b)合成聚氨酯橡膠製品將甲組份1kg，乙組份0.328Kg互混均勻，灌注在指定的模腔內，室溫二十四小時脫模，得到指定的聚氨酯橡製品。
稱取該預聚體50克加入硫化劑溶液30.4克混均，灌入模型中，八分鐘不流動，二十四小時脫模，制出聚氨酯橡膠製件，硬度A0＝90。
稱取預聚體50克，加入硫化劑溶液16.4克混均勻灌注模型中，25分鐘不流動二十四小時脫膜，製件硬度A0＝80。
稱取上述預聚體50克加入硫化劑溶液16.4克混均注入模型內，25分鐘不流動，二十四小時脫模，製品硬度A0＝80。
稱取上述預聚體50克加入硫化劑溶液15.6克，混均灌注模具內60分鐘不可流動，二十四小時後脫模，製件硬度A0＝70。
稱取上述預聚體50克，加入硫化劑溶液9.2克混均，注入模具173分鐘不流動，二十四小時脫模，製件硬度A0＝30。
稱取上述預聚體50克，加入硫化劑溶液7.2克混均注入模具中，210分鐘不流動，24小時脫模時呈柔韌狀，硬度A0＝4。
權利要求
1.一種合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於(a)合成聚氨酯橡膠預聚體先將聚醚N-330，M＝3000，三羥基300克，放入三口反應瓶中，反應瓶帶有攪拌器，加料口和抽空管；而後加熱反應瓶，從室溫加熱至70℃，加溫過程不停的攪拌和抽空，大約30分鐘，待反應瓶中的聚醚變成清沏透明，這時滴加多異氰酸酯125克，在滴加多異氰酸酯反應瓶內溫度自然上升，調節滴加速度來控制反應瓶內物料的溫度，在滴加多異氰酸酯過程應保持反應溫度70℃-90℃之間，當全部多異氰酸酯滴加完畢後，再使反應瓶升溫，使瓶中物料達110℃-120℃並保持120分鐘，而後降至室溫；(b)配製硫化劑溶液硫化劑是由MOCA即3，3′-二氯-4，4′-二胺基二苯基甲烷與丙酮或乙醯乙酸乙酯配製而成，一般配製是按MOIA∶丙酮或乙醯乙酸乙酯＝1∶2(重量比)；(c)合成聚氨酯橡膠製品該預聚體經過與硫化劑交聯反應生成聚氨酯橡膠，取預聚體50克加入30.4克配製好的硫化劑溶液，攪拌均勻後灌注在指定的模型內，經過二十四小時在室溫條件下即可脫模，得到聚氨酯橡膠製品，其硬度A0＝90。
2.根據權利要求1所述的合成聚氨酯橡膠的新方法其特徵在於將聚醚N-330，M＝3000，三羥基300克，替換成聚醚PPG-1000，M＝1000，兩羥基300克；(a)合成聚氨酯橡膠預聚體將聚醚PPG-1000，M＝1000，兩羥基300克放入一個帶有攪拌器，加料口及抽空管的反應瓶內，而後加熱反應瓶，從室溫加至70℃，再加溫過程開動攪拌器及抽空，大約30分之後，反應瓶內聚醚單體變成清沏、透明；這時滴加多異氰酸酯125克，在滴加多異氰酸酯過程反應瓶溫度自然上升；調節滴加速度來控制反應溫度，在多異氰酸酯滴加過程中反應瓶溫度保持在70℃-90℃之間，當全部多異氰酸酯滴加完畢後，再使反應瓶溫度升至110℃-120℃之間保持120分鐘，而後冷卻至室溫；(b)配製硫化劑溶液硫化劑為MOCA即3，3′二氯-4，4′-二胺基二苯基甲烷與丙酮或乙醯乙酸乙酯配製而成。其配比為MOCA∶丙酮或乙醯乙酸乙酯＝1∶2(重量比)；(c)合成聚氨酯橡膠製品該預聚體經過與硫化劑交聯反應生成聚氨酯橡膠，取50克預聚體，加入16.8克硫化劑溶液，攪拌均勻灌注在指定的模具內，在室溫條件下經二十四小時後可脫模成聚氨酯橡膠製品，其硬度A0＝70。
3.根據權利要求1或2所述的合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於多異氰酸酯可以是甲苯二異氰酸酯(TDI)、或二苯基甲烷-4，4′，-二異氰酸酯(MDI)、或多次甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)、1.5蔡二異氰酸酯(NDI)、或聯(二)茴香二異氰酸酯(DADI)，重要的是聚醚與多異氰酸酯加聚反應不用二元醇做為擴鏈劑。
4.根據權利要求1或2所述的合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於所採用的一切原料均為工業級，而且使用前不同除水處理。
5.根據權利要求1或2所述的合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於採用的防老化劑是防老劑-H；防紫外線劑是GW-540。
6.根據權利要求1或2所述的合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於在(c)合成聚氨酯橡膠製品時，可根據需要加入著色劑，該著色劑為鐵紅或鉻黃或碳黑或鈦白粉。
7.根據權利要求1或2所述的合成聚氨酯橡膠的新方法，其特徵在於採用的硫化劑是3，3′-二氯-4，4′，-二氨基二苯基甲烷，並用丙酮或乙醯乙酸乙酯為溶劑。
全文摘要
本發明涉及一種合成聚氨酯橡膠的新方法，屬於聚氨酯橡膠的合成方法。採用一種特殊的反應裝置，將聚醚先與多異氰酸酯合成聚氨酯橡膠預聚體，再與配製好的硫化劑溶液反應，得到聚氨酯橡膠製品。優點在於簡易、可行、實用，不僅僅是合成配方簡單，而且合成工藝更加合理，對原料要求放寬，不用常規方法中必須採用的低分子二元醇擴鏈劑；不要求常規方法中必須採用聚醚的M≥5000；不要求合成中的溶劑、填料、增塑劑使用前特殊乾燥除去水份。節省大筆製造費用，降低生產成本，有利於聚氨酯橡膠工業的發展。
文檔編號C08G18/48GK1412213SQ0113331
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月17日 優先權日2001年10月17日
發明者張鳳英, 鄒積琴, 孫秀梅, 吳世銘 申請人:長春應化實驗化工廠