一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯弹性体制备技术领域，具体涉及一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]溜冰鞋属于娱乐体育用品的一种，分为冰刀鞋，旱冰鞋，轮滑鞋三种。冰刀鞋鞋底是一片锋利的刀片，旱冰鞋鞋底是两排四颗轮子，轮滑鞋鞋底是一排四颗轮子，利用滚动和滑行原理让人可以在高速下滑行，做出各种华丽的动作。因为冰刀鞋必须得到冰上通过专利的训练才能熟练使用，因此目前比较大众流行的是旱冰鞋和轮滑鞋。
[0003]旱冰鞋和轮滑鞋因为鞋子设置有轮子，因此能在普通的平地上使用。作为最主要的部件一一轮子，也包括滑板等的主要承载和运行部件，其硬度、耐磨性、回弹率、耐撕裂强度等等一直是人们研究的重点。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，其硬度为50A，拉伸强度大于50KN/m，磨耗小于38mm3，回弹率大于50%，对环境友好。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体的制备方法，其工艺简单易行，生产成本低，得到的产品质量好。
[0006]本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，由以下重量份的原料组成:
聚醚多元醇20-40份
二苯基甲烷二异氰酸酯30-40份
1,4-丁二醇10-21 份
抗氧剂2-8份
添加剂A1-3份
抗UV剂0.7-2份抗静电剂0.003-0.007份，所述添加剂A为美国Smooth-on公司生产，由上海智新科技有限公司销售的TASK系列中的组分A。
[0007]抗UV剂优选使用博纳化工的UV-9，可以延缓弹性体的老化程度。
[0008]所述抗氧剂为本领域常用的抗氧剂，如1010、168或1076等等。
[0009]所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺等非离子型抗静剂的效果较佳，如乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基酸胺、乙氧基月桂酷胺等等，抗静电效果持久，在湿度较小的环境下依然能保持较好的防静电效果。
[0010]聚醚多元醇是一类常用的聚氨酯原料，它是分子主链结构上还有醚键、端基带有羟基的醇类聚合物或齐聚物。因其结构中的醚键内聚能较低，并易于旋转，因此由它制备的聚氨酯材料低温柔韧性能好、耐水解性能优良。手感好、体系粘度低、易与异氰酸酯等组分互溶，加工性能优良。由于它是以石油裂解产物为原料制成的，故产量高、价格低廉。但机械性能不如聚酯多元醇基聚氨酯，耐油和抗磨性都不理想，因此本发明通过添加添加剂A、结合抗UV剂和抗静电剂，综合提高其机械性能。
[0011]本发明添加少量的抗静电剂，尤其适用于一些设置有电子元器件的轮滑或滑板装备，提高材料的抗静电性能，防止对电子元器件的影响。
[0012]聚氨酯弹性体在固态下使用，在各种外力作用下所表现的力学性能是其使用性能的重要指标。力学性能主要取决于化学结构的规整性，大分子链的主价力，分子间作用力和分子链的柔顺性。
[0013]聚氨酯弹性体能否有可逆性结晶结构，主要取决于软链段的极性、分子量、分子间力学性能和结构的规整性。
[0014]但是在硬度越低的情况下，微相分离越小，力学性能强度变小，回弹增大。撕裂强度降低。
[0015]普通的低硬度聚氨酯溜冰轮，在达到绍尔硬度50A的情况下，拉伸强度，撕裂强度，300%定伸应力变小，回弹及断裂伸长率变大，无法满足用户的需求。
[0016]本公司在原来普通配方上添加使用添加剂A后，明显的提高了拉伸强度，撕裂强度，定伸应力以及耐热性，且确保回弹及断裂生产率变化不大，满足轮子的综合性能的需求。
[0017]添加剂A作用机理:
添加剂A为复合硅橡胶中的其中一种组分，用以制备硅橡胶模块的模壳。此添加剂为无色透明油性液体，粘度400 mPa.So
[0018]本发明特殊添加了添加剂A，在不增加整体化学交联密度的情况下，显著的提高了高分子的交联密度，故硬度及力学性能上升，由于此添加剂不影响化学交联密度，故并不影响材料的微相分离，故弹性体的回弹及断裂伸长率变化不大，解决了当降低硬度的同时不会增加回弹率的问题。本发明选用美国Smooth-on公司生产，由上海智新科技有限公司销售的TASK系列中的组分A，其中，目前美国Smooth-on公司生产的TASK系列有2、3和8三种，包括A组分和B组分，在使用过程中是A组分与B组分进行混合使用的。本发明只使用其中的A组分作为添加剂A，得到了意想不到的技术效果。
[0019]进一步的，一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，由以下重量份的原料组成:
聚醚多元醇20-30份
二苯基甲烷二异氰酸酯30-35份
1,4-丁二醇10-15 份
抗氧剂2-4份
添加剂A1-3份
抗UV剂0.7-1.3份
抗静电剂0.003-0.007份。
[0020]进一步的，一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，由以下重量份的原料组成:
聚醚多元醇31份-40份
二苯基甲烷二异氰酸酯36-40份 1.4-丁二醇16-21 份抗氧剂 5-8份添加剂A 1-3份抗UV剂 1.4-2份
抗静电剂0.003-0.007份。
[0021 ]进一步的，一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体，由以下重量份的原料组成:
聚醚多元醇34份
二苯基甲烷二异氰酸酯32份
1.4-丁二醇18 份抗氧剂 4份添加剂A 2份抗UV剂 1.1份
抗静电剂0.005份。
[0022]其中，所述聚醚多元醇由PPG1000和PPG2000按照重量比为1:1混合后的聚醚多元醇。
[0023]其中，所述聚醚多元醇PPG1000的分子量为110-125dMtS900-1000mgK0H/g。
[0024]其中，所述聚醚多元醇PPG2000的分子量为51-58，酸值为2100-2200 mgKOH/g。
[0025]其中，所述聚醚多元醇PPG1000以四臂聚乙二醇作为起始剂，以三氟化硼乙醚作为引发剂，以环氧丙烷作为开环剂引发四氢呋喃的聚合反应得到，所述四臂聚乙二醇、四氢呋喃、三氟化硼乙醚和环氧丙烷的质量比为1:3:0.5:0.15。
[0026]其中，所述聚醚多元醇PPG2000以四臂聚乙二醇作为起始剂，以三氟化硼乙醚作为引发剂，以环氧丙烷作为开环剂引发四氢呋喃的聚合反应得到，所述四臂聚乙二醇、四氢呋喃、三氟化硼乙醚和环氧丙烷的质量比为2:5:1:0.1。
[0027]—种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下两个制备步骤:
预聚体合成:
A、按配方量将PPG1000和PPG2000按比例1:1、添加剂A、抗氧剂、抗静电剂、抗UV剂加入反应釜中升温至120°C，真空脱水1小时后真空冷却至室温；
B、将步骤A冷却后的反应物加入二苯基甲烷二异氰酸酯并加热，保持温度在65°C，搅拌直至NC0含量在12-16%，得到预聚体组分;冷却后备用；
弹性体合成:
将合成后的预聚体加热至45-55°C，加入1，4-二丁醇，在100°C下烘烤0.5_1小时，得到一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体。
[0028]本发明的有益效果在于:本发明使用聚醚多元醇作为主要原料制备聚氨酯弹性体，成本低，特殊加入作为复合硅橡胶的组分之一的添加剂A，能够降低聚氨酯的硬度的同时保证其必须的回弹性和撕裂强度，满足拉伸强度大于15MPa，撕裂强度大于50KN/m，回弹大于50%，磨耗小于38m3，尤其适用于溜冰轮、滑板轮的使用。
[0029]本发明的另一有益效果在于:制备工艺简单、易操作，制备成本低，得到的聚氨酯弹性体满足拉伸强度大于15MPa，撕裂强度大于50KN/m,回弹大于50%，磨耗小于38m3，尤其适用于溜冰轮、滑板轮的使用。
【具体实施方式】
[0030]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0031 ] 实施例1
PPG100010份
PPG200010份
二苯基甲烷二异氰酸酯35份
1,4-丁二醇10 份抗氧剂2份添加剂A1份
抗UV剂0.7份抗静电剂0.003份，所述添加剂A为美国Smooth-on公司生产，
由上海智新科技有限公司销售的TASK系列中的组分A。
[0032]通过以下的制备方法制备:
预聚体合成:
A、按重量份将PPG1000和PPG2000按比例1:1、添加剂A、抗氧剂、抗静电剂、抗UV剂加入反应釜中升温至120°C，真空脱水1小时后真空冷却至室温；
B、将步骤A冷却后的反应物加入二苯基甲烷二异氰酸酯并加热，保持温度在65°C，搅拌直至NC0含量在14%，得到预聚体组分;冷却后备用；
弹性体合成:
将合成后的预聚体加热至45°C，加入1，4-二丁醇，在100°C下烘烤0.5小时，得到一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体。
[0033]得到的聚氨酯弹性体的力学性能如下:
硬度50A，拉伸强度15MPa，直角撕裂强度大于45KN/m，磨耗小于40mm，回弹大于40%，玻璃化温度为90°C。
[0034]实施例2
PPG100015份
PPG200015份
二苯基甲烷二异氰酸酯30份
1，4_ 丁二醇13 份抗氧剂4份添加剂A2份抗UV剂1份抗静电剂0.005份，所述添加剂A为美国Smooth-on公司生产，
由上海智新科技有限公司销售的TASK系列中的组分A。
[0035]通过以下的制备方法制备:
预聚体合成:
A、按重量份将PPG1000和PPG2000按比例1:1、添加剂A、抗氧剂、抗静电剂、抗UV剂加入反应釜中升温至120°C，真空脱水1小时后真空冷却至室温；
B、将步骤A冷却后的反应物加入二苯基甲烷二异氰酸酯并加热，保持温度在65°C，搅拌直至NC0含量在12%，得到预聚体组分;冷却后备用；
弹性体合成:
将合成后的预聚体加热至50°C，加入1，4-二丁醇，在100°C下烘烤0.5小时，得到一种低硬度高回弹的聚氨酯弹性体。
[0036]得到的聚氨酯弹性体的力学性能如下: