耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体应用技术 领域。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯弹性体(PUE)具有独特的软硬段嵌段共聚物的结构，这赋予了其制品具有 优良的综合力学性能:优异的机械性能、耐磨、耐油、耐老化，硬度可调节的范围大，这些优 异的综合性能是其他很多种商品化橡胶和塑料所不具备的。在一些特殊的使用环境中对聚 氨酯弹性体提出了特殊的性能要求，如耐高温性能、高耐磨性、耐溶剂性及耐油性等。聚氨 酯弹性体的使用温度基本在零摄氏度以上，然而我国东北及俄罗斯等国冬季气温在零度甚 至零下二十度左右，这就要求所制备的聚氨酯弹性体有较好的低温柔顺性，即在较低的温 度环境下仍然能够表现出聚氨酯弹性体的高弹性状态。聚醚型聚氨酯弹性体具有较好的耐 低温性，然而其抗撕裂及抗拉伸强度较低，无法满足某些对机械性能要求较高的应用领域， 聚酯型聚氨酯弹性体具有较高的抗撕裂及抗拉伸强度，但是普通聚酯型聚氨酯弹性体耐低 温性能差，从而限制其在低温环境的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种耐低温聚氨酯弹性体，其玻璃化温度有一定程度的下 降，耐低温性能提高;本发明同时提供了简单易行、节能环保的制备方法。
[0004] 本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，由A组分和B组分组成，A、B组分的重量比为 4.6~7.1，其中：
[0005] (1)A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成：
[0006] 聚酯多元醇48.0%~73.0%
[0007] 二异氰酸酯 22.0 % ~27.0 %
[0008] 增塑剂 5.0% ~25.0%;
[0009] (2)B组分为扩链剂；
[0010] 所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而 成，官能度为2，数均分子量为2000~2200。
[0011] 所述的二异氰酸酯为4,4'_二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)或碳化二亚胺改性 的MDI (液化MDI)中的一种或者两种。
[0012] 所述的增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯(DMEP)、邻 苯二甲酸二异丁酯(DIBP)或9-88SG。
[0013]所述的扩链剂为1，4_ 丁二醇或1，4_ 丁二醇与三羟甲基丙烷的混合物。
[0014] 所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0015] (1)制备A组分:将聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂在75~85°C反应2~3小时，得 到聚氨酯预聚物，其异氰酸根含量为4.5~7.0 % ;
[0016] (2)制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和B组分在75~85°C下混合，然后将混合 物浇注到100~120°C的模具中，60~90分钟后脱模，将脱模后的制品在100~120°C下硫化 48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A60~85，玻璃化转变温度在零下40~55°C。
[0017] 本发明具有以下有益效果：
[0018] (1)制得的耐低温聚氨酯弹性体，既有较高的机械性能又有比较低的玻璃化转变 温度，耐低温性能提高，适用于低温气候的地区；
[0019] (2)所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，不但节能环保，而且简单易行。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
[0021] 实施例中所用材料如下：
[0022] PE2420T:数均分子量2200的聚酯二元醇，由己二酸(AA)，乙二醇(EG)，1，4丁二醇 (BG)制备而成，其中BG/EG = 3/1;
[0023] PE2420:数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA，BG和EG制备而成，其中BG/EG = 1/1;
[0024] PE4020:数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA和BG制备而成；
[0025] PE4010:数均分子量1000的聚酯二元醇，由AA和BG制备而成；
[0026] PE2020:数均分子量2000的聚酯二元醇，由AA和EG制备而成；
[0027] PE2320:数均分子为2000的聚酯二元醇，由AA，EG及1，2丙二醇(PG)制备而成
[0028]液化MDI:经过改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，异氰酸根含量为29.5% ;
[0029] MDI-100:4，4 ' -二苯基甲烷二异氰酸酯；
[0030] BD0:1，4-丁二醇；
[0031] TMP:三羟甲基丙烷；
[0032] BBP:邻苯二甲酸酯；
[0033] 9-88SG:苯甲酸酯类增塑剂；
[0034]以下实施例中的百分数均指质量百分数。
[0035] 实施例1
[0036] 所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0037] (1)制备A组分：将分子量2000的PE4020 48.0%，MDI-100 24.0%，液化MDI 3.0%，BBP 25.0%在80°C反应2.5小时，真空（一0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为 7.0%的聚氨酯预聚物；
[0038] (2)制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和扩链剂BD0以100/7.1的重量比例在80 °C下混合，然后将混合物浇注到110°C的模具中，60分钟后脱模，将脱模后的制品在110°C下 硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A85。
[0039] 实施例2
[0040]所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0041 ] (1)制备A组分：分子量2000的PE2420 73.0%，MDI-100 20.0%，液化MDI 2.0%， 01^?5.0%在85°(3反应3小时，真空（一0.09510^)脱除气泡，得到异氰酸根含量为4.5%的 聚氨酯预聚物；
[0042] (2)制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和扩链剂BD0以100/5.6的重量比例在85 °C下混合，然后将混合物浇注到120°C的模具中，90分钟后脱模，将脱模后的制品在120°C下 硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A70。
[0043] 实施例3
[0044] 所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0045] (1)制备A组分：分子量2200的PE2420 60·0%，MDI-100 22·5%，液化MDI2·5%， 9-88SG15%在75°C反应2小时，真空（一0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为6.0%的 聚氨酯预聚物；
[0046] (2)制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和扩链剂(BD0 4.0kg，TPM 0.6kg)以100/ 4.6的重量比例在75°C下混合，然后将混合物浇注到70°C的模具中，60分钟后脱模，将脱模 后的制品在l〇〇°C下硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A60。
[0047] 对比例1
[0048] 所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0049] (1)制备A组分：将分子量2000的PE2020 70%，MDI-100 28%，液化MDI 2.0%在80 °C反应2.5小时，真空（一 0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为7.0%的聚氨酯预聚物；
[0050] (2)制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和扩链剂BD0以100/7.1的重量比例在80 °C下混合，然后将混合物浇注到110°C的模具中，60分钟后脱模，将脱模后的制品在110°C下 硫化48小时，得到耐低温聚氨酯弹性体，其硬度为邵A85。
[0051] 制品的玻璃化温度采用德国耐驰公司生产的204型差示扫描量热仪测试，测试条 件为:将样品在犯保护下从室温升至180°C，恒温5分钟以消除热历史，降至-70°C后再次升 至180°C。实施例性能如下表所示。
[0052]表1实施例和对比例制得产品的性能
[0053]
【主权项】
1. 一种耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于：由A组分和B组分组成，A、B组分的重量比为 4.6~7.1，其中： (1 )A组分为聚氨酯预聚物，由以下重量百分含量的原料制成： 聚酯多元醇 48.0 %~73.0 % 二异氰酸酯 22.0 %~27.0 % 增塑剂 5.0%~25.0%; (2)B组分为扩链剂； 所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而成，官 能度为2，数均分子量为2000~2200。2. 根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于:二异氰酸酯为4,4'_二苯 基甲烷二异氰酸酯或碳化二亚胺改性的MDI中的一种或者两种。3. 根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于:增塑剂为邻苯二甲酸丁苄 酯、邻苯二甲酸二甲基乙二醇酯、邻苯二甲酸二异丁酯或9-88SG。4. 根据权利要求1所述的耐低温聚氨酯弹性体，其特征在于:扩链剂为丁二醇、乙二醇 或二乙二醇中的一种或多种。5. -种权利要求1-4任一所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于包括以 下步骤： (1) 制备A组分:将聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂在75~85°C反应2~3小时，得到聚 氨酯预聚物； (2) 制备聚氨酯弹性体:将聚氨酯预聚物和B组分在75~85°C下混合，然后将混合物浇 注到100~120°C的模具中，60~90分钟后脱模，将脱模后的制品在100~120°C下硫化48小 时，得到耐低温聚氨酯弹性体。6. 根据权利要求5所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于:聚氨酯预聚物 的异氰酸根含量为4.5~7.0%。7. 根据权利要求5所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于:制得的耐低温 聚氨酯弹性体的硬度为邵A60~85。8. 根据权利要求5所述的耐低温聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于:制得的耐低温 聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度在零下40~55°C。
【专利摘要】本发明涉及一种耐低温聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体应用技术领域。本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，由A组分和B组分组成，A、B组分的重量百分比为4.6～7.1，其中A组分为聚氨酯预聚物，由聚酯多元醇、二异氰酸酯和增塑剂制成；B组分为扩链剂。所述聚酯多元醇由己二酸与1，4丁二醇或由己二酸、乙二醇和1，4丁二醇制备而成，官能度为2，数均分子量为2000～2200。本发明所述的耐低温聚氨酯弹性体，玻璃化温度有一定程度的下降，耐低温性能提高；本发明同时提供了简单易行、节能环保的制备方法。
【IPC分类】C08G18/76, C08G18/10, C08G18/32, C08G18/42, C08G18/66
【公开号】CN105482055
【申请号】CN201511031062
【发明人】刘兆阳, 蒋东旭, 陈海良
【申请人】山东一诺威聚氨酯股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日