聚氨酯彈性體代木材料及其製備方法
2023-04-30 14:05:26 5
聚氨酯彈性體代木材料及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於聚氨酯彈性體領域，具體涉及一種聚氨酯彈性體代木材料及其製備方法。由聚合物組份和異氰酸根組份製成：聚合物組份由以下重量百分數的原料製成：聚環氧丙烷醚多元醇66％～87％、增塑劑12.95％-33.95％、催化劑0.03％～0.05％和消泡劑1％～2％；異氰酸根組份由以下重量百分數的原料製成：碳化二亞胺改性的液化MDI 50％～90％、粗MDI 10％～30％和增塑劑10％～20％。本發明得到的聚氨酯彈性體代木材料，具有木頭的硬度，熱變形小，易於機器加工，加工尺寸精度高等優點，產品環保、成本低，比較適合於做模具、檢具、夾具、治具等精度較高的產品。本發明還提供其製備方法，工藝合理。
【專利說明】聚氨酯彈性體代木材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於聚氨酯彈性體領域，具體涉及一種聚氨酯彈性體代木材料及其製備方 法。
【背景技術】
[0002] 天然木材因生長期長，而且受環保及綠化政策影響，禁伐木材也是未來趨勢，因此 其資源日趨減少，未來取得勢必更加困難。一種能替換天然木材的人造木材應運而生，其產 品應用範圍廣泛，對環保又能有所貢獻，能減少市場對天然木材之依賴性。目前市面上的 代木材料是由不飽和樹脂、環氧樹脂、聚氨樹脂加入填充物混合後合成的高分子複合材料。 既具有良好的強度、塑性和韌性，又具有易切削、易雕刻、不易變形等特點，可適用於CNC加 工，能製成各式各樣的模型，縮短加工周期，降低生產成本，但在韌性和熱穩定性方面需繼 續加強。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種聚氨酯彈性體代木材料，具有木 頭的硬度，熱變形小，易於機器加工，加工尺寸精度高，且產品環保、成本低；本發明還提供 其製備方法。
[0004] 本發明所述的聚氨酯彈性體代木材料，由聚合物組份和異氰酸根組份製成：
[0005] 聚合物組份由以下重量百分數的原料製成：聚環氧丙烷醚多元醇66%?87%、增 塑劑12. 95% -33. 95%、催化劑0? 03%?0? 05%和消泡劑1%?2% ;
[0006] 異氰酸根組份由以下重量百分數的原料製成：碳化二亞胺改性的液化MDI 50%?90%、粗MDI10%?30%和增塑劑10%?20%。
[0007]其中：
[0008] 聚環氧丙烷醚多元醇的數均分子量為300?5000,官能度為3或4。
[0009] 聚環氧丙烷醚多元醇為PPG300、PPG400、PPG500、PPG450或PPG330N中的至少兩 種。
[0010] 聚合物組份和異氰酸根組份中的增塑劑均為D0TP(對苯二甲酸二辛酯）或 D0P(鄰苯二甲酸二辛酯）中的一種或兩種。
[0011] 催化劑選自有機鉍催化劑、有機鋅催化劑或鋯類催化劑中的一種或多種，均為常 規市售產品，鋯類催化劑為郵寄鋯催化劑，有機鉍催化劑優選鉍含量為16 %或18 %的有機 鉍催化劑。
[0012] 消泡劑為氟改性有機矽消泡劑，氟改性有機矽消泡劑優選氟改性有機矽消泡劑 YSA-1600。
[0013] 本發明所述的聚氨酯彈性體代木材料的製備方法，包括以下步驟：
[0014] (1)聚合物組份的製備
[0015] 將聚環氧丙烷醚多元醇、增塑劑、催化劑和消泡劑混合均勻後得到聚合物組份；
[0016] (2)異氰酸根組份的製備
[0017] 將異氰酸根組份的所有原料常溫下混合均勻即得到NC0%為25%?26. 5%的含 異氰酸根組分；
[0018] (3)使用時，分別在聚合物組份和異氰酸根組份中加入填料，攪拌均勻後，將聚合 物組份和異氰酸根組份按質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻後，脫除氣泡，澆入模具 中固化，脫模後熟化，得到聚氨酯彈性體代木材料。
[0019] 其中：
[0020] 固化溫度為室溫，固化時間為6-10分鐘。
[0021] 步驟（3)中熟化時間為7-9小時。
[0022] 步驟（3)中填料為本領域常規填料，優選為滑石粉或珍珠粉。填料與聚合物組份 的質量比為1: 1，填料與異氰酸根組份的質量比為1:1。添加填料後的聚合物組份和添加填 料後的異氰酸根組份按質量比為1〇〇 :1〇〇的比例混合。
[0023] 得到產品邵氏為80D?83D，熱變形溫度為56°C?68°C，熱變形溫度的測試方法是 試樣在1. 82MPa壓力下以5±0. 5°C/6min的速率升溫，待出現相對變形時試樣的溫度。
[0024] 本發明製備的聚氨酯彈性體代木材料是一種代替木頭用於製作模具的聚氨酯彈 性體。
[0025] 綜上所述，本發明具有以下優點：
[0026] (1)本發明得到的聚氨酯彈性體代木材料，其生產的產品具有木頭的硬度，熱變形 小，易於機器加工，加工尺寸精度高等優點，且產品環保、成本低，比較適合於做模具、檢具、 夾具、治具等精度比較_的廣品。
[0027] (2)本發明得到的聚氨酯彈性體代木材料，比環氧樹脂代木材料韌性更好，熱穩定 性更高，更環保。
[0028] (3)本發明還提供其製備方法，工藝合理。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合實施例對本發明做進一步說明。
[0030] 以下實施例，未作特別說明，百分數均指質量百分數。
[0031] 實施例中所有原料除特殊說明外，均為市購。
[0032] 實施例所用材料：
[0033] PPG400 數均分子量400,聚環氧丙烷醚三元醇
[0034] PPG500 數均分子量500,聚環氧丙烷醚三元醇
[0035] PPG450 數均分子量450,聚環氧丙烷醚四元醇
[0036] PPG300 數均分子量300,聚環氧丙烷醚四元醇
[0037] PPG330N 數均分子量5000,伯羥基含量75%，聚環氧丙烷醚三元醇
[0038] 液化MDI 碳化二亞胺改性的MDI
[0039] PM-200 粗MDI，多苯基多次甲基多異氰酸酯的一種。
[0040] D0TP 對苯二甲酸二辛酯
[0041] D0P 鄰苯二甲酸二辛酯
[0042] 消泡劑 氟改性的有機矽消泡劑。
[0043] 實施例1
[0044] 聚合物組份官能度3、分子量400的聚醚多元醇（PPG400)30%，官能度4、分子量 500的聚醚多元醇（PPG500) 55 %，增塑劑D0TP12. 95 %，有機鉍鋅複合催化劑（有機鉍催化 劑和有機鋅催化劑按質量比為1:1混合）〇. 05%，氟改性的有機矽消泡劑2%，混合均勻後 得到聚合物組份。
[0045] 異氰酸根組份：將65%炭化二亞胺改性的液化MDI與20%PM-200和15%增塑劑 D0TP在常溫下混合均勻後得到異氰酸根含量為26. 5 %的混合物。
[0046] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在30°C，在聚合物組份中加入同質量的 玻璃微珠粉等填料，在預聚物組份中加入同質量的玻璃微珠粉等填料，然後將添加填料後 的聚合物組份和添加填料後的異氰酸根組份按照質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻 後，脫除氣泡，澆入模具中，室溫固化，固化時間10分鐘，25分鐘脫模，繼續熟化8小時，得到 邵氏80D聚氨酯彈性體，熱變形溫度為64°C。熱變形溫度的測試方法是試樣在1.82MPa壓 力下以5±0. 5°C/6min的速率升溫，待出現相對變形時試樣的溫度。
[0047] 實施例2
[0048] 聚合物組份：官能度4、分子量300的聚醚多元醇（PPG400) 20%，官能度3、分子量 500的聚醚多元醇（PPG500) 50 %，增塑劑D0TP27. 97 %，有機鉍催化劑0. 03 %，氟改性的有 機矽消泡劑2%，混合均勻後得到聚合物組份。
[0049] 含異氰酸根組份：將60 %炭化二亞胺改性的液化MDI與20%PM200和20 %增塑 劑D0P在常溫下混合均勻後得到異氰酸根含量為25 %的混合物。
[0050] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在25°C，在聚合物組份中加入同質量的 玻璃微珠粉等填料，在預聚物組份中加入同質量的玻璃微珠粉等填料，然後將添加填料後 的聚合物組份和添加填料後的異氰酸根組份按照質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻 後，脫除氣泡，澆入模具中，室溫固化，固化時間7分鐘，30分鐘脫模，繼續熟化9小時，得到 邵氏80D聚氨酯彈性體，熱變形溫度為66°C。熱變形溫度的測試方法是試樣在1. 82MPa壓 力下以5±0. 5°C/6min的速率升溫，待出現相對變形時試樣的溫度。
[0051] 實施例3
[0052] 聚合物組份：官能度4、分子量300的聚醚多元醇（PPG300) 25%，官能度3、分子量 500的聚醚多元醇（PPG500) 40 %，增塑劑D0TP33. 95 %，有機鉍催化劑0. 05 %，氟改性的有 機矽消泡劑1%，混合均勻後得到聚合物組份。
[0053] 含異氰酸根組份：將55 %炭化二亞胺改性的液化MDI與30%PM200和15 %增塑 劑D0TP在常溫下混合均勻後得到異氰酸根含量為26. 5 %的混合物。
[0054] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在40°C，在聚合物組份中加入同質量的 玻璃微珠粉等填料，在預聚物組份中加入同質量的玻璃微珠粉等填料，然後將添加填料後 的聚合物組份和添加填料後的異氰酸根組份按照質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻 後，脫除氣泡，澆入模具中，室溫固化，固化時間6分鐘，20分鐘脫模，繼續熟化7小時，得到 邵氏83D聚氨酯彈性體，熱變形溫度為68°C。熱變形溫度的測試方法是試樣在1.82MPa壓 力下以5±0. 5°C/6min的速率升溫，待出現相對變形時試樣的溫度。
[0055] 對比例
[0056]聚合物組份：官能度3、分子量400的聚醚多元醇（PPG400) 55%，官能度4、分子量 500的聚醚多元醇（PPG500)20%，官能度3、分子量5000的聚醚多元醇（330N)22. 95%，有 機鉍鋅複合催化劑0. 05 %，吸水劑2 %，混合均勻後得到聚合物組份。
[0057] 預聚物組份：將90%炭化二亞胺改性的液化MDI與10%增塑劑D0TP在常溫下混 合均勻後得到異氰酸根含量為26 %的混合物。
[0058] 將聚合物組份與預聚物組份的溫度控制在30°C，在聚合物組份中加入同質量的 玻璃微珠粉等填料，在預聚物組份中加入同質量的玻璃微珠粉等填料，然後將添加填料後 的聚合物組份和添加填料後的異氰酸根組份按照質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻 後，脫除氣泡，澆入模具中，室溫固化，固化時間10分鐘，25分鐘脫模，繼續熟化八小時，得 到邵氏81D聚氨酯彈性體，熱變形溫度為54°C。熱變形溫度的測試方法是試樣在1. 82MPa 壓力下以5±0. 5°C/6min的速率升溫，待出現相對變形時試樣的溫度。
[0059] 對實施例1-3和對比例製備得到的產品進行性能測試，結果見表1。
[0060] 表1實施例1-3和對比例製備得到的產品的性能測試結果
[0061]
【權利要求】
1. 一種聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：由聚合物組份和異氰酸根組份製成： 聚合物組份由以下重量百分數的原料製成：聚環氧丙烷醚多元醇66%?87%、增塑劑 12. 95% -33. 95%、催化劑 0? 03%?0? 05%和消泡劑 1%?2% ; 異氰酸根組份由以下重量百分數的原料製成：碳化二亞胺改性的液化MDI 50%? 90%、粗MDI 10%?30%和增塑劑10%?20%。
2. 根據權利要求1所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：聚環氧丙烷醚多元醇 的數均分子量為300?5000,官能度為3或4。
3. 根據權利要求2所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：聚環氧丙烷醚多元醇 為 PPG300、PPG400、PPG500、PPG450 或 PPG330N 中的至少兩種。
4. 根據權利要求1所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：聚合物組份和異氰酸 根組份中的增塑劑均為鄰苯二甲酸二辛酯或對苯二甲酸二辛酯中的一種或兩種。
5. 根據權利要求1所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：催化劑選自有機鉍催 化劑、有機鋅催化劑或鋯類催化劑中的一種或多種。
6. 根據權利要求1所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：增塑劑為DOTP或DOP 中的一種或兩種。
7. 根據權利要求1所述的聚氨酯彈性體代木材料，其特徵在於：消泡劑為氟改性有機 矽消泡劑。
8. -種權利要求1-7任一所述的聚氨酯彈性體代木材料的製備方法，其特徵在於：包 括以下步驟： (1) 聚合物組份的製備 將聚環氧丙烷醚多元醇、增塑劑、催化劑和消泡劑混合均勻後得到聚合物組份； (2) 異氰酸根組份的製備 將異氰酸根組份的所有原料常溫下混合均勻即得到NCO%為25%?26. 5%的含異氰 酸根組分； (3) 使用時，分別在聚合物組份和異氰酸根組份中加入填料，攪拌均勻後，將聚合物組 份和異氰酸根組份按質量比為100 :1〇〇的比例混合，攪拌均勻後，脫除氣泡，澆入模具中固 化，脫模後熟化，得到聚氨酯彈性體代木材料。
9. 根據權利要求8所述的聚氨酯彈性體代木材料的製備方法，其特徵在於：步驟（3) 中固化溫度為室溫，固化時間為6-10分鐘。
【文檔編號】C08G18/32GK104387562SQ201410798436
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】張芳, 陳由亮, 劉揚 申請人:山東一諾威聚氨酯股份有限公司