三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體及其製備方法與流程
2024-02-29 20:32:15
本發明涉及一種三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體及其製備方法，屬於聚氨酯應用
技術領域：
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背景技術：
：聚氨酯彈性體是介於塑料與橡膠之間的一種高分子合成材料，具有優良的耐磨性、良好的力學強度及耐油、耐低溫、耐臭氧老化等性能，因而得到廣泛應用。在實際的應用中由於操作簡單，雙組分MOCA體系得到廣泛的應用，但雙組分MOCA體系在使用過程中粘度相對較大且不環保，在使用過程中存在一定的局限性。一般的聚氨酯彈性體的使用溫度基本在零攝氏度以上，然而我國東北及俄羅斯等國冬季氣溫在零攝氏度甚至零下二十攝氏度左右，這就要求聚氨酯彈性體有較好的低溫柔順性。聚醚型聚氨酯彈性體具有較好的耐低溫性，然而其抗撕裂及抗拉伸強度較低，無法滿足某些對機械性能要求較高的應用領域，聚酯型聚氨酯彈性體具有較高的抗撕裂及抗拉伸強度，但是普通聚酯型聚氨酯彈性體耐低溫性能差，從而限制其在低溫環境的應用。技術實現要素：本發明的目的是提供一種三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體，其不僅具有較高的抗撕裂及抗拉伸強度，而且體系粘度低，耐低溫性能提高，具有較好的低溫柔順性，滿足低溫環境的應用；本發明同時提供了簡單易行的製備方法。本發明所述的三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體，由A組分、B組分和C組分製成，其中：(1)A組分的製備方法如下：以重量百分數計，由聚酯多元醇85-100％與增塑劑0％-15％在100℃～120℃及真空度為0.09MPa下脫水1-2h製得；(2)B組分為預聚物，製備方法如下：以重量百分數計，由二異氰酸酯MDI-10018.1％～65.8％、碳化二亞胺改性的液化MDI0％-18.1％、聚酯多元醇34.2％～46.5％與增塑劑0％～20％在75℃～85℃反應製得；(3)C組分為固化劑組分，由醇類擴鏈劑脫水後與催化劑混合而得。所述A組分和B組分中的聚酯多元醇為數均分子量為1500～3000、官能度為2、含有1，4-丁二醇的聚己二酸聚酯多元醇，1，4-丁二醇佔小分子醇總量的摩爾百分比為50％-80％；所述小分子醇為合成聚酯多元醇所用的原料多元醇，包括乙二醇、1,2丙二醇和1，4-丁二醇。所述聚酯多元醇為PE-2415、PE-2420或PE-24207中的一種或多種。所述A組分中水分含量≤0.03％。所述B組分中NCO的含量為10～20％。所述C組分中水分含量≤0.03％，催化劑用量為C組分總質量的1％-2％。所述醇類擴鏈劑為1，4-丁二醇、對苯二酚二乙醇醚(HQEE)或間苯二酚二(2-羥乙基)醚(HER)。所述A組分和B組分中所用的增塑劑為9-88SG、鄰苯二甲酸二甲基乙二醇酯(DMEP)、鄰苯二甲酸丁苄酯(BBP)或鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)。所述催化劑為鉍類、鋅類、汞類或胺類催化劑。所述的三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體的製備方法，按照不同的產品硬度、性能要求將A、B、C組分按照不同比例混合均勻，澆入模具中硫化成型，混合溫度為40～60℃，模具溫度為90℃～100℃，20-50分鐘開模，80℃-100℃下後硫化10-16h後製得目標產品。所述的三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體通過使用含有一定比例的1，4-丁二醇的聚己二酸聚酯多元醇，和/或配合適量的增塑劑製備出體系粘度小、可操作性好、耐低溫性能好、綜合性能優越和環保的產品，與普通聚酯型彈性體相比，其玻璃化轉變溫度有一定程度下降，在-35℃～-43℃，耐低溫性能提高，具有較好的低溫柔順性，從而滿足低溫環境的應用，所製備的聚氨酯彈性體的硬度為邵60A～95A。本發明具有以下有益效果：(1)本發明所述的三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體，不僅具有較高的抗撕裂及抗拉伸強度，而且體系粘度低，耐低溫性能提高，具有較好的低溫柔順性，滿足低溫環境的應用；(2)本發明所述的三組分耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體的製備方法，簡單易行，利於工業化生產。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但其並不限制本發明的實施。所用材料如下：實施例1三組分耐低溫聚酯型聚氨彈性體的組分如下：A組分：將PE-2415在溫度100℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-2420743.8％，MDI-10018.1％，液化MDI18.1％，9-88SG20％在85℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為10％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO99％，胺催化劑1％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在40℃，按照C/A/B＝9.8/10/100的質量比例混合均勻後，澆注入90℃的模具中，20分鐘開模，100℃條件下後硫化16h後，可得到硬度為邵氏95A，玻璃化轉變溫度為-38℃的耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體。實施例2三組分耐低溫聚酯型聚氨彈性體的組分如下：A組分：將PE-2415在溫度100℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-242046.5％，MDI-10030.5％，液化MDI13％，DMEP10％在80℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為12％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO98.8％，汞催化劑1.2％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在45℃，按照C/A/B＝10/40/100的質量比例混合均勻後，澆注入90℃的模具中，25分鐘開模，90℃條件下後硫化10h後，可得到硬度為邵氏85A，玻璃化轉變溫度為-37℃的耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體。實施例3三組分耐低溫聚酯型聚氨彈性體的組分如下：A組分：將PE-2420在溫度110℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-242041.6％，MDI-10038.7％，液化MDI9.7％，DMEP10％在80℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為14％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO99％，胺催化劑1％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在50℃，按照C/A/B＝10.5/90/100的質量比例混合均勻後，澆注入95℃的模具中，30分鐘開模，85℃條件下後硫化12h後，可得到硬度為邵氏75A，玻璃化轉變溫度為-40℃的耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體。實施例4三組分耐低溫聚酯型聚氨彈性體的組分如下：A組分：將PE-242085％，BBP15％在溫度120℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-241534.2％，MDI-10065.8％在75℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為20％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO98％，胺催化劑2％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在50℃，按照C/A/B＝9.5/300/100的質量比例混合均勻後，澆注入90℃的模具中，50分鐘開模，80℃條件下後硫化12h後，可得到硬度為邵氏60A，玻璃化轉變溫度為-43℃的耐低溫聚酯型聚氨酯彈性體。對比例1A組分：將PE-2020在溫度100℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-202050.5％，MDI-10039.6％，液化MDI9.9％，在80℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為14％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO99％，胺催化劑1％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在50℃，按照C/A/B＝10.5/90/100的質量比例混合均勻後，澆注入95℃的模具中，30分鐘開模，85℃條件下後硫化12h後，可得到硬度為邵氏75A，玻璃化轉變溫度為-27℃聚酯型聚氨酯彈性體。對比例2A組分：將PE-2420在溫度100℃，真空度0.095MPa條件下脫水至水分含量≦0.03％，得到A組分。B組分：PE-242050.5％，MDI-10039.6％，液化MDI9.9％，在80℃反應3小時，真空(－0.095MPa)脫除氣泡，得到異氰酸根含量為14％的預聚體。C組分：水分含量≦0.03％的BDO99％，胺催化劑1％，混合均勻得到C組分。A、B、C三組分的溫度控制在50℃，按照C/A/B＝10.5/90/100的質量比例混合均勻後，澆注入95℃的模具中，30分鐘開模，85℃條件下後硫化12h後，可得到硬度為邵氏75A，玻璃化轉變溫度為-34℃聚酯型聚氨酯彈性體。製品的玻璃化溫度採用德國耐馳公司生產的204型差示掃描量熱儀測試，測試條件為：將樣品在N2保護下從室溫升至180℃，恆溫5分鐘以消除熱歷史，降至-70℃後再次升至180℃。實施和對比例的性能測試結果見表1。表1實施例和對比例的性能測試結果項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例1對比例2硬度/邵A958575607575拉伸強度/MPa515048364848撕裂強度/(KN/m)13610688559089回彈(23℃)/％424647504247玻璃化溫度Tg/℃-38-37-40-43-27-34當前第1頁1 2 3