一种软质聚氨酯弹性体组合料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚氨酯弹性体领域，具体涉及一种软质聚氨酯弹性体组合料及其制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯是一种性能介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，其特点是硬度可调 范围宽，其硬度范围可在邵AlO到邵D80之间变化，且在高硬度下仍具有良好的弹性和 韧性。通常TDI类软质聚氨酯弹性体一般有两种制备方法：1.采用三羟甲基丙烷替代 MOCA(3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷）进行扩链，此时硬度一般会下降20-30邵A， 但此类软质聚氨酯弹性体的弹性、韧性和强度都较差，制备的产品使用寿命极短；2.在原 有硬度的聚氨酯弹性体基础之上添加大量的增塑剂，此制备方法如采用传统的增塑剂D0P、 DIBP等，制品放置一段时间后DOP、DIBP等会迀移到制品表面，使制品表面发油，而且制品 的硬度会上升。如采用高端增塑剂988-SG等，虽然增塑剂不会迀移，但制品的成本会有大 幅度增加。除此之外，软质聚氨酯弹性体产品的固化时间一般比较长，生产效率低。
[0003] 因此，需要寻求一种聚氨酯组合料配方，既能够满足弹性体性能的要求，又能够在 制备弹性体制品时降低脱t旲时间，提尚生广效率。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的在于提供一种软质聚氨酯弹性体组合料及其制备方法，该配方 原料易得，A、B组分调配简便且制备工艺简单可行。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供所述组合料在制备聚氨酯弹性体制品的用途，采用 该组合料制备的软质聚氨酯弹性体性能优异，其拉伸强度、撕裂强度和回弹性能比传统方 法制备的软质聚氨酯弹性体提高50%，且采用该组合料制备的软质聚氨酯弹性体脱模时间 短，生产效率高。
[0006] 为达到以上发明目的，本发明的技术方案如下：
[0007] 一种软质聚氨酯弹性体组合料，其包含A组分（固化剂组分）和B组分（预聚体 组分），A组分：以A组分总重量百分数计，包含：官能度为3~4,数均分子量在300-1500 范围内的聚环氧丙烷醚多元醇20wt% -90wt%，优选的含量范围25wt% -89wt%，更优选所 述的聚环氧丙烷醚多元醇官能度为3,数均分子量在400-1000范围内，以甘油为起始剂，不 含任何EO(环氧乙烷）链节，
[0008] 数均分子量在1000-2000范围内的新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇 5wt% -10wt%，优选的含量范围为5wt% _8wt% ;
[0009] 数均分子量在50-300的小分子醇类交联剂4wt% -70wt%，优选的含量范围为 5wt% -70wt% ；
[0010] 催化剂 100ppm-2000ppm，优选的含量范围为 1000ppm_1800ppm;
[0011] B组分：由二异氰酸酯与聚酯多元醇反应得到的NCO含量3wt% -6wt%的预聚物。
[0012] 优选地，所述的B组分，由15wt%-20wt%的甲苯二异氰酸酯与80wt%-85wt% 的聚酯多元醇反应得到。所述的甲苯二异氰酸酯为1DI-100 (100 %全是2, 4-TDI)、 TDI-80 (2, 4-TDI和2, 6-TDI两种异构体质量比80 : 20的混合体）以及TDI-65 (2, 4-TDI 和2, 6-TDI两种异构体质量比65 : 35的混合体）中的一种或多种，优选TDI-100。
[0013] 优选地，所述的新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇官能度为2,数均分子量为 1000-1800,更优选所述的新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇的官能度为2,数均分子 量为1000。进一步优选PTXG-1000、PTXG-1500或PTXG-1800(日本旭化成株式会社），其制 备方法可参考专利CN1486337A。该多元醇为新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇，这类 多元醇既具有聚四氢呋喃类的独特物性，又改善了普通PTMG类多元醇的室温结晶性，制得 的聚氨酯弹性体不仅具有优异的弹性，而且其硬度不随温度的降低而增加。
[0014] 本发明A组分中选用的高官能度、高羟值的聚环氧丙烷醚多元醇和低分子量的小 分子醇类交联剂能够在聚氨酯弹性体的分子结构中产生足够的交联度和刚度，为聚氨酯弹 性体提供较高的强度；新戊二醇的接枝链段可以依靠其自身内旋转来改善普通聚四氢呋喃 多元醇的室温结晶性，使得改性过聚四氢呋喃多元醇具有更高的弹性以及更低的结晶性， 由此制备的聚氨酯弹性体可具备更高的弹性和低温柔韧性。
[0015] 本发明中，所述的聚酯多元醇由己二酸、乙二醇和丙二醇缩聚而成，其数均分子量 为 1000-3000。
[0016] 本发明中，优选的小分子醇类交联剂为乙二醇、1. 3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，6-己 二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、二缩三乙二醇、二缩三丙二醇、二乙基戊二醇以及 3-甲基-1，5-戊二醇中的一种或多种，优选1，4-丁二醇和3-甲基-1，5-戊二醇的混合物。 其中1，4-丁二醇具备一定的结晶性，可以赋予聚氨酯弹性体较高的强度，3-甲基-1，5-戊 二醇利用其独特的支链，可以赋予聚氨酯弹性体优异的耐久性以及低温柔韧性。
[0017] 本发明中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、有机铋、有机锌、有机锆以及有机 铅中的一种或多种。
[0018] 优选地，所述的催化剂为异辛酸铋、异辛酸锌和异辛酸铅的混合物，以催化剂总重 计，催化剂中铋含量为16_20wt%，锌含量为19-22wt%，铅含量为24-33%wt%。其中有机 铋对NCO基团的选择性更佳，制成的终产品力学性能更佳，有机锌可使聚氨酯弹性体的分 子链产生有效的交联，使制品气泡少，表面光泽度高，有机铅可有效缩短组合料体系的脱模 时间，使制品快速脱模，提高生产效率，并保证制品在室温条件下能快速熟化，尽快达到最 终性能。选择三种催化剂在合适的配比下协同作用使得制备的软质聚氨酯弹性体力学性能 好，气泡少，表面光亮，且生产效率高。
[0019] 所述的软质聚氨酯弹性体组合料的制备方法如下：A组分按照如下制备方法得 至IJ:将聚环氧丙烷醚多元醇、新戊二醇接枝改性的聚四氢呋喃多元醇、小分子醇类交联剂、 催化剂在l〇〇°C-110°C，-0. 1~-0. 095MPa以下脱水至水含量彡500ppm，得到固化剂组分；
[0020] B组分制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇在70°C-80°C下反应1. 5-3小时。
[0021] 本发明的组合料A组分与B组分单独包装，用于软质聚氨酯弹性体制品生产 时，将B组分与A组分按照质量比在100 :5到100 :20之间混合，混合时B组分的温度在 60°C_80°C，A组分的温度在25°C_40°C，混合后浇注到80°C-100°C的模具中反应，脱模时 间为10-15min，然后在80°C-KKTC下硫化8-12小时得到。得到的聚氨酯弹性体制品的硬 度在邵A40-邵A65之间。
[0022] 本发明的积极效果在于：采用本发明的组合料配方所得到的软质聚氨酯弹性体， 不添加任何增塑剂，因此得到的制品环保安全，另外其力学性能优异，相同硬度下其拉伸强 度、撕裂强度和回弹性能比采用传统方法制备的软质聚氨酯弹性体高50%。采用该组合料 制备的软质聚氨酯弹性体还具备脱模时间短（可在l〇_15min内脱模），生产效率高的优点， 可用于生产软胶辊、聚氨酯弹簧、汽车缓冲垫以及各种软质聚氨酯工业杂件等。
【具体实施方式】
[0023] 实施例所用材料：
[0024] TMN-400羟值405~425mgK0H/g，官能度为3的聚环氧丙烷醚三元醇中国石化 集团天津石化公司聚醚部
[0025] TMN-500羟值320~340mgK0H/g，官能度为3的聚环氧丙烷醚三元醇中国石化 集团天津石化公司聚醚部
[0026] TMN-700羟值230~250mgK0H/g，官能度为3的聚环氧丙烷醚三元醇中国石化 集团天津石化公司聚醚部
[0027] TMN-1000羟值160~170mgK0H/g，官能度为3的聚环氧丙烷醚三元醇中国石化 集团天津石化公司聚醚部
[0028] PTXG-1000羟值107~118mgK0H/g，官能度为2的四氢呋喃与新戊二醇共聚物二 元醇日本旭化成株式会社
[0029] PTXG-1500羟值107~118mgK0H/g，官能度为2的四氢呋喃与新戊二醇共聚物二 元醇日本旭化成株式会社
[0030] PTXG-1800羟值107~118mgK0H/g，官能度为2的四氢呋喃与新戊二醇共聚物二 元醇日本旭化成株式会社
[0031] 1，4_ 丁二醇羟值 1245mgK0H/g，纯度彡 99%，水分彡 0? 1%
[0032] 3-甲基-1，5-戊二醇羟值950mgK0H/g，纯度彡98%，水分彡0? 1%
[0033] 三羟甲基丙烷（TMP)羟值1238-1260mgK0H/g，纯度彡98. 5%，水分彡0? 1%
[0034] TDI-100甲苯二异氰酸酯，万华化学集团股份有限公司
[0035] PEPA1000 羟值106~118mgK0H/g，己二酸、乙二醇、丙二醇合成的聚酯二元醇 青岛新宇田化工有限公司
[0036] PEPA2000羟值53-58mgK0H/g，己二酸、乙二醇、丙二醇合成的聚酯二元醇烟台华 大化学工业有限公司
[0037] PEPA3000羟值35-39mgK0H/g，己二酸、乙二醇、丙二醇合成的聚酯二元醇旭川化 学有限公司
[0038] 以下实施例的百分数为重量百分数。
[0039] 实施例1 :
[0040] 固化剂组分