一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氨酯脲型高分子材料，具体涉及一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲 浇注材料及其应用。
【背景技术】
[0002] 浇注材料（也叫密封胶或灌封胶）有环氧浇注材料、有机硅浇注材料、聚氨酯浇注 材料等，环氧浇注材料绝缘电阻高，但较脆、经高低温循环后易产生微裂纹；经改性增韧后， 生产成本增加，性能达不到最佳，往往韧性好，强度就低，强度高了，韧性就差。有机硅浇注 材料绝缘电阻高，但和被粘物粘接强度低。聚氨酯浇注材料绝缘电阻和粘接强度都较高，是 较理想的浇注材料。聚氨酯脲浇注材料（聚氨酯材料的一类）作为一种高性能的高分子材 料，具有较高的力学强度、优异的韧性、抗冲击性、耐磨性、抗撕裂性等，非常适合于耐高温 高强度高韧性浇注件的制作，也可作为涂层使用。随国民经济的发展，对这类浇注材料的需 求量也越来越大。
[0003] 中国专利CN1232838, 一种聚氨酯及其用途，发明公开了一种聚氨酯及用途，它是 由聚酯二元醇71-77% (w)，甲苯二异氰酸酯13-17% (W)、3,3< -二氯基_4,4'-二氨基 二苯基甲烷8-13% (w)组成，发明的聚氨酯浇注材料耐油、抗老化，粘接强度高，使用寿命 长，邵尔A硬度75-85,抗拉强度40MPa，曲挠大于100万次，扯断伸长率400%，汽车聚氨酯 制件能保证一次性使用寿命5万公里以上。
[0004] 中国专利CN102276975, 一种高硬度、高韧性一步法（聚氨酯）复合高分子新型材 料及其生产方法和其使用方法，甲组分由高活性多元醇、多功能多元醇、醚胺、小分子二醇、 催化剂、阻燃剂组成，乙组分由MDI和PAPI组成，甲组分：乙组分（质量比）=(1-2): 1，固 化物硬度邵氏A95±5。聚氨酯材料用于矿山堵漏。
[0005] 周文英等，高硬度聚氨酯弹性体研制（化学推进剂与高分子材料，2007,1期），文 中用聚酯或聚醚多元醇与TDI反应生成端异氰酸酯基预聚体，预聚体再分别和3, 5-二甲硫 基-2, 4-甲苯二胺、3, 5-二甲硫基-2, 6-甲苯二胺、3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烧 (MOCA)反应，生成聚氨酯脲，邵氏D硬度73~75,拉伸强度>49MPa，扯断伸长率>200 %，撕 裂强度AkN.m1Duoo
[0006] 以上这些专利和论文，有的没有公布配方，有的聚氨酯材料较软，虽然韧性较好， 但强度较低，没有使用聚碳酸酯多醇，耐温性不高。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种耐高温高硬度高韧性聚氨 酯脲浇注材料，该浇注材料邵氏D硬度多70,冲击强度多lOJ/cm2,同时具有高强度高韧性； 有较高的耐温性，长期耐150°C温度；有较高的撕裂强度，撕裂强度多100KN/m，此外固化速 度快，浇铸件可较快脱模。
[0008]本发明的另外一个目的在于提供一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料的 应用。
[0009] 本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0010] 一种耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料，包括如下组份：
[0011] A组份：端异氰酸酯基预聚体，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反应制得；
[0012] B组份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直链二元醇的混合物；
[0013] 在A组分中，异氰酸酯基的质量百分比含量为5-22 %;
[0014] 在A组分和B组分中，满足：
[0015] 异氰酸酯基的摩尔量：氨基的摩尔量+羟基的摩尔量=1 :0. 85~1. 3 ;
[0016] 二异氰酸酯的质量+小分子直链二元醇的质量+二官能度芳香胺的质量：聚碳酸 酯二醇的质量=38~62 :50。
[0017] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述B组份中还可以加入助剂， 所述助剂的质量为A组分和B组分总质量的0. 1~10% ;所述助剂为颜料、增塑剂、填料、 抗氧化剂、抗紫外剂或抗菌剂中的一种或几种的混合物。
[0018] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述颜料采用氧化铁红Fe2O3、氧 化铬绿Cr2O3、氧化锌或碳酸钙；所述增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯DOP或邻苯二甲酸二丁 酯；所述填料采用高岭土、氧化铝、硅微粉或滑石粉；所述抗氧化剂采用抗氧剂1010,即四 [0 -(4-羟基-3, 5-二叔丁基苯基）丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1330,即1'，3'，5'，-三甲 基-2'，4'，6'-三（3,5-二叔丁基-4-羟基卞基）苯，或1，1，3-三（2-甲基-4-羟基-5-叔 丁基苯基）丁烷；所述抗紫外剂采用UV327,即2-(2' -羟基-3'，5' -叔丁基）苯基-5-氯 代苯并三唑，或UV328,即2-(2' -羟基-3'，5' -二叔戊基）苯基苯并三唑；所述抗菌剂采 用8-羟基喹啉铜或五氯苯酚。
[0019] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述二异氰酸酯采用碳化二亚 胺-脲酮亚胺改性的4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI)、甲苯二异氰酸酯TDI、异 佛尔酮二异氰酸酯IPDI、2, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯和4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯的 混合物（液化MDI-50)、4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、2, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯 2, 4-MDI、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯（氢化MDI)或者1，4-环己基甲烷二异氰酸酯CHMDI。
[0020] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述聚碳酸酯二醇为聚碳酸己二 醇酯二醇或聚碳酸丁二醇酯二醇，分子量为800-2500。
[0021] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述小分子直链二元醇采用 1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇或对 苯二酚二羟乙基醚HQEE。
[0022] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述二官能度芳香胺为3, 3' -二 氯-4, 4' -二氨基联苯、4,4' -二氨基二苯甲烧、1，4-二氨基苯或4, 4' -二氨基联苯。
[0023] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，由聚碳酸酯二醇和二异氰酸酯反 应制得端异氰酸酯基预聚体的具体方法为：
[0024] 将聚碳酸酯二醇加入到反应釜中，边搅拌抽真空边加热至110~130°C并保温1~ 3h，或者边搅拌边加热至110~130°C并保温12h以上；然后冷却至50~80°C，向反应釜中 加入二异氰酸酯，加完后逐步升温至80~90°C并保温2~4小时，冷却出料，得到端异氰酸 酯预聚体。
[0025] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯 浇注材料用作浇注工件或制备涂层。
[0026] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯 浇注材料用作浇注工件时，具体制备方法如下：
[0027] (1)、将B组份预热至115~125°C，抽真空Ih以上；A组份预热至115~125°C;
[0028] (2)、将A组份与B组份在密闭容器中混合，并保持混合后的温度为115~125°C， 边搅拌边抽真空30-60s;之后将混合液浇注到要求形状的工件模具中；最后在115~ 125°C固化8h以上。
[0029] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述步骤（2)中抽真空的真空度 小于-0. 08MPa。
[0030] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述步骤（2)中浇注操作也可使 用传递模塑机进行，A组份、B组份在传递模塑机混合头中混合均匀。
[0031] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，所述耐高温高硬度高韧性聚氨酯 浇注材料用作制备涂层时，具体制备方法如下：
[0032] 将A组份、B组份放入容器内，加入无水乙酸乙酯搅拌均勾，涂敷在工件上，在 115~125°C固化8h以上。
[0033] 在上述耐高温高硬度高韧性聚氨酯浇注材料中，加入无水乙酸乙酯的质量为A组 份与B组份总质量的10-100%。
[0034] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
[0035] (1)、本发明耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料，通过对配方组成及配比的优 化设计，使材料具有优异的综合性能，同时具有高强度高韧性，其邵氏D硬度多70,冲击强 度彡10J/cm2,有较高的耐温性，长期耐150°C温度；有较高的撕裂强度，撕裂强度彡100KN/ m，断裂伸长率)>200 ;
[0036] (2)、本发明耐高温高硬度高韧性聚氨酯脲浇注材料固化速度快，氨基、小分子二 醇、加热都会使得固化速度加快，浇铸件可较快脱模，适合于耐高温高强度高韧性浇注件的 制备；固化产物具有优异的电性能和力学性能，可进行车、铣、刨、磨等机加工；浇注材料也