一种聚氨酯弹性体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚氨酯（PU)弹性体及其制备方法，特别涉及具有良好的力学性 能和优异耐疲劳性的高性能聚氨酯弹性体。
【背景技术】
[0002] 众所周知，基于1，5-萘二异氰酸酯（NDI)型的聚氨酯弹性体在力学、回弹和耐疲 劳性能等方面具有其他种类异氰酸酯的PU弹性体产品所无法企及的优势，一直以来作为 聚氨酯弹性体领域的高端产品应用于特殊领域。但由于NDI本身的特性，使得所制备的NDI 型预聚体无法长期储存，必须在短期（3~4h)内尽快进行下一步的反应，否则会极易发生 副反应，导致预聚体黏度变大而变质，无法制备性能稳定的聚氨酯弹性体制品。同时预聚体 不稳定的特性还造成无法采用半预聚法的聚氨酯弹性体浇注工艺，只能采用预聚法的工艺 制备弹性体制品，导致预聚体黏度较大。CN101265315A和CN1011861346A等专利中均公 布了制备可稳定储存的NDI预聚体的方法，但是生产过程中需要快速冷却预聚体，这与普 通预聚体的制备工艺相比，大大增加了预聚体生产工艺的复杂性、生产成本等。同时，其所 开发的稳定储存型NDI预聚体使用1，4- 丁二醇扩链，与普通的聚氨酯浇注机设备相比，NDI 预聚体用浇注机必须能满足精确的温度控制和良好的脱泡装置并可充惰性气体，以保证预 聚体的稳定性。并且由于混合比率大约是100份高黏度NDI预聚体比4份黏度相对较低的 1，4_ 丁二醇，所以对浇注机计量泵压力的稳定性要求也极为苛刻。而为了保证NDI预聚体 反应的一致性和稳定性，还需使用特殊的熔化设备来把固体预聚体融为液态而不妨碍其反 应。这均大大提高了稳定储存NDI预聚体在浇注生产弹性体时的复杂性、增加了设备成本 等。
[0003] 为解决NDI预聚体价格昂贵、制备和使用工艺复杂等问题，王晓鸣，刘鸿慈，等.基 于MDI/NDI的聚氨酯弹性体的结构与性能[J]，合成橡胶工业，2007, 30 (2)，107~110.合 成了基于MDI/NDI的聚氨酯弹性体，但由于其中MDI的存在所造成的弹性体材料在动态负 荷下形变较大、内生热大、磨损严重、耐疲劳性能差等问题无法解决。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种聚氨酯弹性体，该弹性体具有良好的 力学性能和优异的耐疲劳性。
[0005] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该聚氨酯弹性体的制备方法。
[0006] 本发明聚氨酯弹性体由预聚体组分（A组分）和扩链剂组分（B组分）两部分组成， 以重量份计包括：
[0007] (1)A组分
[0008]
【主权项】
1. 一种聚氨酯弹性体，由预聚体组分（A组分）和扩链剂组分（B组分）两部分组成，以 重量份计包括： (1)A组分 大分子二元醇 1〇〇份 1，5-萘二异氰酸酯（NDI) 5~20份 对苯二异氰酸酯（PI3DI) 10~30份或3,3_二甲基_4,4_联苯二异氰酸酯（TODI) 10~50份 (2) B组分 大分子二元醇 0~100份 扩链剂 8~30份 催化剂 0. 02~0. 5份 A/B重量比为 100/8~30 所述大分子二元醇选自分子量为500-3000的聚酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢 呋喃二元醇（PTMG)或其组合。
2. 根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征是聚酯二元醇是指小分子二元羧酸和 小分子二元醇的反应产物，或各种内酯与二元醇反应得到的产物。
3. 根据权利要求2所述的聚氨酯弹性体，其特征是聚酯二元醇是指己内酯与乙二醇、 二甘醇反应制备的e-聚己内酯二元醇（PCL)。
4. 根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征是所述的扩链剂为小分子二元醇、小 分子三元醇、三官能度醇胺或氨类聚氨酯扩链交联剂。
5. 根据权利要求4所述的聚氨酯弹性体，其特征是A组分中异氰酸酯为1，5-萘二异氰 酸酯（NDI)和对苯二异氰酸酯（proi)，扩链剂为小分子二元醇、小分子三元醇、三官能度醇 胺或其组合。
6. 根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体，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、间苯二酚双（0-羟乙基）醚（HER)或对氢醌-双 (0-羟乙基）醚（HQEE);三官能度醇胺是指三异丙醇胺（TIPA);小分子三元醇是指三羟甲 基乙烷（TME)、甘油（GLY)、三羟甲基丙烷（TMP)或聚己内酯三醇。
7. 根据权利要求4所述的聚氨酯弹性体，其特征是A组分中异氰酸酯为1，5-萘二异氰 酸酯（NDI)和T0DI，扩链剂为小分子二元醇、小分子三元醇、芳香族二元胺、三官能度醇胺 或其组合。
8. 根据权利要求7所述的聚氨酯弹性体，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羟甲基乙烷（TME)、甘油 (GLY)、三羟甲基丙烷（TMP)或聚己内酯三醇；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'-亚甲基双（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异丙醇胺（TIPA)。
9. 根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征是所述的催化剂为叔胺类、有机铋类 或有机锡类化合物中的一种或多种混合物。
10. -种制备权利要求1~10之一所述的聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤： (1)A组分的制备：将计量的大分子二元醇在95~120°C、-0. 098~-0.IMPa下脱水 2~3h，然后保持温度在110~130°C下加入计量的NDI，在该温度下反应10~30min，降温 至60~80°C，再加入计量的PPDI或TODI，若加入PPDI保持反应温度为70~80°C，若加入 TODI保持反应温度为90~100°C，反应时间均为1. 5~2. 5h，达到理论NC0%值后，抽真空 脱泡，降温出料，密封保存； (2)B组分的制备：将大分子二元醇、液体扩链剂或预先融化为液体的扩链剂、催化剂 按计量进行搅拌，混合均匀，保持B组分为液体状态使用； (3) 弹性体的制备：物料浇注可采用机器浇注或手工浇注，A组分温度为75~90°C，B 组分温度为45~120°C，将两组分充分混合均匀，注入温度为110~130°C的模具中，脱模 时间30~60min，脱模后制品需在110~130°C温度下后硫化16~24h。
【专利摘要】本发明公开了一种聚氨酯弹性体及其制备方法，由两部分组成，以重量份计包括，A组分：大分子二元醇100份，1，5-萘二异氰酸酯(NDI)5～20份，对苯二异氰酸酯(PPDI)10～30份或3，3-二甲基-4，4-联苯二异氰酸酯(TODI)10～50份；B组分：大分子二元醇0～100份，扩链剂8～30份，催化剂0.02～0.5份；A/B重量比为100/8～30。本发明所制备的预聚体具有良好储存稳定性，黏度较低，改善了A/B组份间巨大的比例差异，不需采用特殊装备的弹性体浇注机，简化了预聚体的生产和浇注使用工艺，也直接降低了弹性体材料的成本。
【IPC分类】C08G18-48, C08G18-66, C08G18-76, C08G18-32, C08G18-42, C08G18-10
【公开号】CN104817683
【申请号】CN201510226943
【发明人】苏丽丽, 石雅琳, 韩冰, 郑直, 王振
【申请人】黎明化工研究设计院有限责任公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月24日