一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法，解决现有技术中汽车用聚氨酯缓冲块动态疲劳后变形率高，以提产品在连续工作环境中安全性和舒适性的技术问题。其加工步骤为：1)异氰酸酯预处理；2)预聚体制备；3)扩链剂制备；4)共混；5)浇注成型；6)后硫化工艺；制得低形变聚氨酯减振缓冲块，在保持缓冲块的动态疲劳性能和综合性能的前提下，降低了缓冲块疲劳后变形率。本发明的制备方法采用改性的MDI与高分子多官能度的醚类多元醇反应，制备了硬段相和软段相均含有一定化学交联的微孔弹性体材料，解决了目前中高端汽车对动态疲劳后形变量小的缓冲块需求。
【专利说明】一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料制备领域，具体涉及一种以硬软相均交联的MDI型、低形 变聚氨酯减震缓冲块的制备方法。
【背景技术】
[0002] 由于聚氨酯微孔弹性体具有优异的动态和静态力学性能，特别适合用于汽车用减 振缓冲块材料，其主要的原材料主要有多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂、匀泡剂等；其制 备工艺主要包括预聚体制备、物料混合、注塑成型和后退火等步骤；其主要的化学反应包含 凝胶反应，即羟基与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯；发泡反应：即水发泡剂与异氰酸酯反 应生成脲基甲酸酯和二氧化碳的过程。
[0003] 中国专利Z1200710094632. 9公开了一种以对苯二异氰酸酯（Proi)为异氰酸酯组 分的聚氨酯微孔弹性体的制备方法，该方法通过预聚体制备、混合、模塑、
[0004] 后熟化等步骤，改进了微孔弹性体材料压缩永久变形性。但是动态疲劳后变形有 别于静态压缩永久变形，动态疲劳后变形率更能揭示材料的连续工作能力。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决现有技术中汽车用聚氨酯缓冲块动态疲劳后变形率高，以提高产品 在连续工作环境中安全性和舒适性的技术问题，提供一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备 方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
[0007] -种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤（1)异氰酸酯预处理：
[0009] 过量的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)与碳化二亚胺反应制备-NCO基含量20%? 26%的具有一定交联度的改性的异氰酸酯；
[0010] 步骤⑵预聚体制备：
[0011] 将步骤（1)中得到的改性的异氰酸酯与脱水后的聚四氢呋喃多元醇于70?80°C 反应60?120min，形成-NCO基含量6?10 %的预聚体；
[0012] 步骤⑶扩链剂制备：
[0013] 将分子量为1800?2200聚醚多元醇升温至100度，加入占分子量为1800?2200 聚醚多元醇的质量分数为5%?10%的、分子量为4000?10000的三官能度聚醚多元醇， 再加入占分子量为1800?2200聚醚多元醇的质量分数为2. 5%?3. 5%的水发泡剂、催化 剂和匀泡剂混合物，制得扩链剂；
[0014] 其中，水发泡剂、催化剂和匀泡剂的质量比例为3:1:5 ;
[0015] 步骤⑷共混：
[0016] 使用低压发泡机将步骤（2)制得的预聚体与步骤（3)制得的扩链剂按照质量比为 100:80?90的比例混合后得到混合物料；
[0017] 步骤（5)浇注成型：
[0018] 将步骤⑷制得的混合物料快速注入到40?70°C硫化机上，快速合模，硫化15? 30min，脱模，得到烧注成型的样件；
[0019] 步骤（6)后硫化工艺：
[0020] 将步骤（5)制得的浇注成型的样件放置在100?120°C烘箱内后硫化24h。
[0021] 在上述技术方案中，步骤（1)中所述的改性的异氰酸酯的-NCO基含量24 %? 25%。
[0022] 在上述技术方案中，步骤（3)中所述的三官能度聚醚多元醇为聚环氧丙烷多元醇 或聚四氢呋喃多元醇。
[0023] 在上述技术方案中，步骤（3)中所述的三官能度聚醚多元醇的分子量为5000? 6000。
[0024] 在上述技术方案中，步骤（3)中所述的催化剂为二辛酸锡或三亚乙基二胺。
[0025] 在上述技术方案中，步骤（3)中所述的匀泡剂为DC193或3042。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 本发明提供的一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法与现有技术相比的区别 在于，本申请方法使用的异氰酸酯的成分为MDI、多元醇为有交联度的醚类多元醇、及由高 分子量的三官能度聚醚多元醇制得扩链剂。本申请方法采用碳化二亚胺改性MDI，引入硬度 相交联，同时在软段相中引入高分子量的三官能度聚醚多元醇，增加了软段相的化学交联， 在不影响缓冲块的动态疲劳性能和综合力学性能的同时，降低了缓冲块疲劳后的形变率， 满足目前中高端汽车对缓冲块的疲劳后形变率的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0029] 图1为本发明实施例1制备的缓冲块疲劳40万次后的形态图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0031] 实施例1
[0032] 过量的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)与碳化二亚胺反应制备-NCO基含量25%的 具有一定交联度的二苯基甲烷二异氰酸酯；将其与脱水后的聚四氢呋喃多元醇于70°C反 应120min形成-NCO基含量10 %的预聚体；将分子量为2000聚醚多元醇升温至100度，力口 入占分子量为2000聚醚多兀醇的质量分数为5%分子量为4000三官能度聚环氧丙烧多兀 醇，加入占分子量为2000聚醚多元醇质量分数为3%的水发泡剂、二辛酸锡和DC193得到扩 链剂；其中水发泡剂、二辛酸锡和DC193的质量比例为3:1:5 ;使用低压发泡机将预聚体与 扩链剂按照质量比为100:80的比例混合；所制备的混合物料快速注入到70°C硫化机上，快 速合模，硫化15min，脱模；将浇注成型的样件放置在KKTC烘箱内后硫化24h。结果见附表 1〇
[0033] 图1为本实施例制备的缓冲块疲劳40万次后的形态图。图1及附表1表明：疲劳 前缓冲块的总高度Hl为64. 5。在0-4kN正弦加载、频率为2Hz的条件下，40万次疲劳后缓 冲块的总高度H2为61. 8,疲劳后形变率为4. 12%，说明了本申请方法制备的缓冲块能够达 到很优异的疲劳后形变率。
[0034] 实施例2
[0035] 过量的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)与碳化二亚胺反应制备-NCO基含量20%的 具有一定交联度的二苯基甲烷二异氰酸酯；将其与脱水后的聚四氢呋喃多元醇于70°C反 应120min形成-NCO基含量8%的预聚体；将分子量为2200聚醚多元醇升温至100度，力口 入占分子量为2200聚醚多兀醇的质量分数为7. 65%分子量为5000三官能度聚环氧丙烧 多元醇，加入占分子量为2200聚醚多元醇的质量分数为2. 5%的水发泡剂、三亚乙基二胺 和3042得到扩链剂；其中水发泡剂、三亚乙基二胺和3042的质量比例为3:1:5 ;使用低压 发泡机将预聚体与扩链剂按照质量比为100:90的比例混合；所制备的混合物料快速注入 到70°C硫化机上，快速合模，硫化15min，脱模；将浇注成型的样件放置在KKTC烘箱内后硫 化24h。结果见附表1。
[0036] 附表1表明：疲劳前缓冲块的总高度Hl为64. 6。在0-4kN正弦加载、频率为2Hz 的条件下，40万次疲劳后缓冲块的总高度H2为62. 0,疲劳后形变率为4. 02%。
[0037] 实施例3
[0038] 过量的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)与碳化二亚胺反应制备-NCO基含量26%的 具有一定交联度的二苯基甲烷二异氰酸酯；将其与脱水后的聚四氢呋喃多元醇于80°C反 应60min形成-NCO基含量6 %的预聚体；将分子量为1800聚醚多元醇升温至100度，力口 入占分子量为1800聚醚多兀醇的质量分数为10%分子量为10000三官能度聚四氢呋喃多 元醇，加入占分子量为1800聚醚多元醇的质量分数为3. 5%的水发泡剂、三亚乙基二胺和 3042得到扩链剂；其中水发泡剂、三亚乙基二胺和3042的质量比例为3:1:5 ;使用低压发 泡机将预聚体与扩链剂按照质量比为100:80的比例混合；所制备的混合物料快速注入到 40°C硫化机上，快速合模，硫化30min，脱模；将浇注成型的样件放置在120°C烘箱内后硫化 24h。结果见附表1。
[0039] 附表1表明：疲劳前缓冲块的总高度Hl为64. 8。在0-4kN正弦加载、频率为2Hz 的条件下，40万次疲劳后缓冲块的总高度H2为62. 2,疲劳后形变率为4. 01 %。
[0040] 附表1 :缓冲块的疲劳40万次后形变率
[0041]
【权利要求】
1. 一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤（1)异氰酸酯预处理： 过量的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)与碳化二亚胺反应制备-NCO基含量20 %?26% 的具有一定交联度的改性的异氰酸酯； 步骤（2)预聚体制备： 将步骤（1)中得到的改性的异氰酸酯与脱水后的聚四氢呋喃多元醇于70?80°C反应 60?120min，形成-NCO基含量6?10 %的预聚体； 步骤（3)扩链剂制备： 将分子量为1800?2200聚醚多元醇升温至100度，加入占分子量为1800?2200聚 醚多元醇的质量分数为5%?10%的、分子量为4000?10000的三官能度聚醚多元醇，再 加入占分子量为1800?2200聚醚多元醇的质量分数为2. 5%?3. 5%的水发泡剂、催化剂 和匀泡剂混合物，制得扩链剂； 其中，水发泡剂、催化剂和匀泡剂的质量比例为3:1:5 ; 步骤⑷共混： 使用低压发泡机将步骤（2)制得的预聚体与步骤（3)制得的扩链剂按照质量比为 100:80?90的比例混合后得到混合物料； 步骤（5)浇注成型： 将步骤（4)制得的混合物料快速注入到40?70°C硫化机上，快速合模，硫化15? 30min，脱模，得到烧注成型的样件； 步骤（6)后硫化工艺： 将步骤（5)制得的浇注成型的样件放置在100?120°C烘箱内后硫化24h。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述的改性的异氰酸酯 的-NCO基含量24 %?25 %。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3)中所述的三官能度聚醚多元 醇为聚环氧丙烷多元醇或聚四氢呋喃多元醇。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3)中所述的三官能度聚醚多元 醇的分子量为5000?6000。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3)中所述的催化剂为二辛酸锡 或三亚乙基二胺。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3)中所述的匀泡剂为DC193或 3042。
【文档编号】C08J9/08GK104341579SQ201410583695
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王杰, 郇彦, 周宇飞, 杨小牛, 滕腾, 张明远, 黄忆南, 陈丽萍 申请人:中国科学院长春应用化学研究所