聚氨酯弹性体及利用其制备抛光磨块的方法与流程

本发明涉及抛光磨块，具体涉及聚氨酯弹性体及利用其制备抛光磨块的方法。

背景技术：

1、目前市面上的金刚石弹性磨块用结合剂主要使用三聚氰胺与甲醛反应得到的聚合物—密胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或环氧树脂等制作，制得的弹性磨块具有机械强度高、耐磨性好、抛光效果均匀等优点。但这些树脂具有交联密度大、刚性强的特点，固化后硬度高但韧性差，树脂本身的结构特征决定了其制备的磨块存在硬而脆的特点，在使用过程中会发生磨料脱落、掉块，进而影响磨块使用效率及使用时间，且打磨后产品表面光亮度也存在一些问题，需要多次或反复打磨来提高光亮度。此外，使用这些树脂制备磨块时，大部分需要加热热压成型，温度最高要到200℃以上，造成大规模生产操作不便与资源的极大浪费。

2、目前，市面上使用聚氨酯作为结合剂制备弹性抛光磨块鲜见报道。聚氨酯作为一种新型高分子聚合物材料，其有“液体橡胶”之称，具有高耐磨、高撕裂强度、高承载力及优良的耐低温、耐油污、耐老化等性能。其与目前常用的酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂及环氧树脂具有较大的差异，通过配方设计制作的弹性磨块兼具高的强度与韧性，抛光打磨表面光洁度效果更佳，且其本身为液体，不需要高温高热即可快速成型，制备工艺简单，操作方便，原料环保无污染，制备的弹性磨块更适合大批量、规模化、低成本生产。因此针对以上问题，需要开发出一种打磨产品的表面光亮度高、不用高温加热预成型且操作工艺简单，易于大规模工业化生产的聚氨酯弹性体结合剂。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供聚氨酯弹性体及利用其制备抛光磨块的方法，聚氨酯弹性体具有粘度低、混合磨料后易混匀、不用高温加热预成型、熟化速度快等优点，且操作工艺简单，易于大规模工业化生产。

2、本发明的技术方案为：

3、一方面，本发明提供了聚氨酯弹性体，包括a、b、c三组分，a组分由以下质量百分数的原料组成：小分子扩链剂10-15%、阻燃剂3-10%、水合硅酸盐79-86.3%、偶联剂0.5-0.6%、消泡剂0.08-0.1%、防沉剂0.085-0.1%和催化剂0.01-0.02%；b组分由以下质量百分数的原料聚合而成：聚醚多元醇1.7-28%、异氰酸酯52-83.3%和降粘剂15-20%；c组分由以下质量百分数的磨料组成：硅微粉10-20%、金刚砂40-50%和砂子30-40%；a组分、b组分和c组分的质量比为100:（150-250）:（200-600）。

4、优选的，所述a组分中，小分子扩链剂为一缩二丙二醇、乙二醇（eg）或甘油，数均分子量为62-134，官能度为2或3。

5、优选的，所述a组分中，阻燃剂为三（2-氯丙基）磷酸酯、异丙基化三苯基磷酸酯或磷酸甲苯二苯酯。

6、优选的，所述a组分中，水合硅酸盐为水合硅酸钠和水合硅酸钾中的一种或两种，密度为1.48-1.56g/cm3，模数为2.5-2.7，波美度为47-52°be'。

7、优选的，所述a组分中，偶联剂为kh-550、kh-560、kh-590或kh-570。

8、优选的，所述a组分中，防沉剂为膨润土或气相白炭黑。

9、优选的，所述b组分中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇，数均分子量为400-3000，官能度为2或3。

10、优选的，所述b组分中，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或两种。

11、优选的，所述c组分中，硅微粉目数为300-600目，金刚砂目数为80-200目，砂子目数为80-1000目。

12、另一方面，本发明还提供了利用上述聚氨酯弹性体制备抛光磨块的方法，a组分的制备：将a组分中的原料混合后，搅拌均匀后封装，即得a组分；b组分的制备：将水分含量控制在0.05%以下的聚醚多元醇与异氰酸酯和降粘剂，在70-80℃下反应2-3h，得到异氰酸根含量为15-25%的预聚物，抽真空脱除机械泡后封装，即得b组分；c组分的制备：将各磨料搅拌均匀后封装，即得c组分；抛光磨块的制备：将a、b、c三组分混合搅拌均匀，倒入磨具中，室温熟化3-5天或完全硬化后于80-100℃下熟化4-6h，即得抛光磨块。

13、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

14、1. 本发明的聚氨酯弹性体，通过c组分中不同粉体的搭配，加入a、b组分构成的聚氨酯粘合剂，达到粘接粉体骨架的作用，使得制备的抛光磨块具有高硬度的同时还具有更好的韧性及阻燃、耐磨特性。不同种类粉体及粒径搭配使得抛光磨块对物体表面打磨光洁度更高，特别适合需要精打磨的物体表面，如光面瓷砖、金属加工件等，且工艺制作简单，易于大规模工业化生产。

15、2. 本发明通过选用水合硅酸盐原料，与聚氨酯预聚物b组分搭配使用，即使体系内有水存在，其与异氰酸酯反应生成的co2也被硅酸盐原料捕捉，生成硬硅酸产物，超越常规聚醚原料体系易发泡特性，使得体系内有水存在的情况下仍旧具有良好的表面平整度及硬度，大大拓展了聚氨酯产品的应用范围与应用场景。

16、3. 本发明的抛光磨块制备方法简单，借助聚氨酯a、b双组分高活性料反应过程中放热及选取合适的胺类催化剂，使得聚氨酯弹性体不需要前期预加热成型即可快速固化成型，后期室温放置3-5天即可达到最终强度，弥补了酚醛树脂等需要高温100℃以上的预加热成型及后熟化阶段的不足，生产投入小，易于规模化生产，且原料使用安全环保无污染，节约能源与资源。

技术特征：

1.聚氨酯弹性体，其特征在于，包括a、b、c三组分，a组分由以下质量百分数的原料组成：小分子扩链剂10-15%、阻燃剂3-10%、水合硅酸盐79-86.3%、偶联剂0.5-0.6%、消泡剂0.08-0.1%、防沉剂0.085-0.1%和催化剂0.01-0.02%；b组分由以下质量百分数的原料聚合而成：聚醚多元醇1.7-28%、异氰酸酯52-83.3%和降粘剂15-20%；c组分由以下质量百分数的磨料组成：硅微粉10-20%、金刚砂40-50%和砂子30-40%；a组分、b组分和c组分的质量比为100:（150-250）:（200-600）。

2.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述a组分中，小分子扩链剂为一缩二丙二醇、乙二醇或甘油，数均分子量为62-134，官能度为2或3。

3.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述a组分中，阻燃剂为三（2-氯丙基）磷酸酯、异丙基化三苯基磷酸酯或磷酸甲苯二苯酯。

4.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述a组分中，水合硅酸盐为水合硅酸钠和水合硅酸钾中的一种或两种，密度为1.48-1.56g/cm3，模数为2.5-2.7，波美度为47-52°be'。

5.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述a组分中，偶联剂为kh-550、kh-560、kh-590或kh-570。

6.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述a组分中，防沉剂为膨润土或气相白炭黑。

7.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述b组分中，聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇，数均分子量为400-3000，官能度为2或3。

8.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述b组分中，异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基异氰酸酯中的一种或两种。

9.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述c组分中，硅微粉目数为300-600目，金刚砂目数为80-200目，砂子目数为80-1000目。

10.利用如权利要求1-9任一项所述的聚氨酯弹性体制备抛光磨块的方法，其特征在于，a组分的制备：将a组分中的原料混合后，搅拌均匀后封装，即得a组分；b组分的制备：将水分含量控制在0.05%以下的聚醚多元醇与异氰酸酯和降粘剂，在70-80℃下反应2-3h，得到异氰酸根含量为15-25%的预聚物，抽真空脱除机械泡后封装，即得b组分；c组分的制备：将各磨料搅拌均匀后封装，即得c组分；抛光磨块的制备：将a、b、c三组分混合搅拌均匀，倒入磨具中，室温熟化3-5天或完全硬化后于80-100℃下熟化4-6h，即得抛光磨块。

技术总结
本发明公开了聚氨酯弹性体及利用其制备抛光磨块的方法，属于抛光磨块技术领域。其技术方案为：包括A、B、C三组分，A组分由以下质量百分数的原料组成：小分子扩链剂10‑15%、阻燃剂3‑10%、水合硅酸盐79‑86.3%、偶联剂0.5‑0.6%、消泡剂0.08‑0.1%、防沉剂0.085‑0.1%和催化剂0.01‑0.02%；B组分由以下质量百分数的原料聚合而成：聚醚多元醇1.7‑28%、异氰酸酯52‑83.3%和降粘剂15‑20%；C组分由以下质量百分数的磨料组成：硅微粉10‑20%、金刚砂40‑50%和砂子30‑40%。本发明聚氨酯弹性体粘度低、混合磨料后易混匀、不用高温加热预成型、熟化速度快。

技术研发人员：宋书征,韩胜奎,任明月,宿金明
受保护的技术使用者：山东一诺威聚氨酯股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13