CN1057313C - 一种用于增速轮的聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于增速轮的聚氨酯弹性体的制备方法，是以普通聚氨酯原料MDI为基的，通过改变链段的分子量分布、刚性链段的含量、交联密度，使分子链的构型、构象以及聚氨酯的聚集态等结构发生微相分离，从而提高耐热性能及机械性能。使产品具有较高的热稳定性和耐高化性，可用作增速轮材料，其制备方法简单易行。
Description
本发明属于一种聚氨酯弹性体的制备方法，具体地说涉及一种用于增速轮的聚氨酯弹性体的制备方法。
化纤工业弹性变形丝的加工方法之一——转子式假捻装置中，增速轮以3万转/分的速度摩擦转子并增速至33万转/分，以满足工艺要求。这就要求增速轮具有优异的弹性、耐磨性能以及足够的摩擦系数。同时，由于高速旋转摩擦势必产生内生热，对增速轮的热稳定性及耐老化性能提出较高的要求，使普通的聚氨酯弹性体无法用作增速轮材料。国外公司大都采用以1，5-萘二异氰酸酯(NDI)为基的聚氨酯弹性体作为增速轮材料，由于NDI原料本身分子结构的特性决定了其弹性体具有较高的热稳定性及机械性能，而用普通聚氨酯原料MDI为基的具有较高热稳定性及耐老化性能可用于增速轮材料的聚氨酯弹性体的制备方法，经检索尚未发现。
本发明的发明目的是提供一种以普通聚氨酯原料MDI为基的，可用于增速轮材料的聚氨酯弹性体的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：通过改变链段的分子量分布、刚性链段的含量、交联密度，使分子链的构型、构象以及聚氨酯的聚集态等结构发生微相分离，从而提高耐热性能和机械性能。
其制备方法如下：
(1)按物料组成为(当量比)MDI∶脱水二元醇＝4∶1～8∶1的配比加入反应器中，在搅拌状态下升温至80-90℃，反应2-4小时，制得预聚体；
(2)按物料组成为(重量比)预聚体∶耐热无机填料＝100∶5～100∶20加入无机填料后混合均匀得到原料；
(3)将第二步得到的原料中-NCO与混合扩链剂中-OH按物料组成为(当量比)1∶0.85～1∶1混合，扩链反应3-8分钟，浇注；
(4)浇注体在100℃固化6小时后，经退火处理，即得产品。
如上所述的二元醇包括聚ε-己内酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙/丙二醇酯的所有聚酯二元醇，分子量为800-2000。
如上所述的扩链剂为二元醇与三元醇的混合物，其当量比为
二元醇∶三元醇＝1.5∶1-8∶1
如上所述的二元醇扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1.4-丁二醇(BDO)、己二醇、对苯二酚二羟乙基醚等。
三元醇扩链剂包括：三羟甲基丙烷(TMP)、甘油、1.2.6-己三醇等。
如上所述的耐热无机填料包括：炭黑、白炭黑、超细二氧化硅等。可单一加入也可混合加入。粒度为200-300目。
本发明具有如下优点：
1.以普通的MDI原料代替价格较高的NDI原料。
2.产品的成本降低。
3.制备过程简单、易行。
4.具有较高热稳定性及耐老化性，可用于增速轮材料。
本发明的实施例如下：
实施例一
(1)将50gMDI与44.4g聚己二酸乙二醇酯二元醇(M＝1000)加入反应器中，在搅拌状态下自由升温10分钟后，加热至85℃，维持反应3.5小时，制得预聚体。反应物的当含量为MDI∶聚己二酸乙二醇酯＝4.5∶1。预聚体经脱泡后分析游离异氰酸酯基(-NCO)含量为-NCO％＝13.3％。
(2)按预聚体∶炭黑＝100∶10(重量比)，在预聚体中加入9.4g炭黑，混合均匀得到原料。
(3)按第二步得到的原料中的-NCO∶扩链剂中-OH＝1∶0.9(当量比)，取80g第二步得到的原料与5.5gBDO+3.7gTMP混合扩链剂在85℃时混合，迅速搅拌3.5分钟，浇注。
混合扩链剂当量比为BDO∶TMP＝1.5∶1。
(4)浇注体在100℃固化6小时后，经退火处理，即得到产品。
实施例二
(1)60gMDI与64.0g聚己二酸乙/丙二醇酯(M＝2000)在83℃维持反应3.0小时，制得预聚体，反应物的当量比为MDI∶聚己二酸乙/丙二醇酯＝7.5∶1，预聚体经脱泡后分析-NCO％＝13.4％，
(2)按预聚体∶炭黑＝100∶5(重量比)，在预聚体中加入6.2g炭黑，混合均匀得到原料。
(3)按第二步得到的原料中的-NCO∶扩链剂中-OH＝1∶0.95(当量比)，取80g第二步得到的原料与8.3gBDO+1.4g甘油混合扩链剂在83℃时混合，搅拌反应4分钟后，浇注。
混合扩链剂当量比BDO∶甘油＝4∶1
(4)浇注体在100℃固化6小时后，经退火处理，即得到产品。
实施例三
(1)60gMDI与68.6g聚己二酸乙/丙二醇酯(M＝2000)在85℃维持反应3.5小时，制得预聚体。
反应物的当量比为MDI∶聚己二酸乙/丙二醇酯＝7∶1
预聚体经脱泡后分析NCO％＝13.0％
(2)按预聚体∶超细二氧化硅＝100∶8(重量比)在预聚体中加入10.3g超细二氧化硅，混合均匀后得到原料。
(3)按第二步得到的原料中的-NCO∶扩链剂中-OH＝1∶0.98(当量比)，取80g第二步得到的原料与5.2g乙二醇+2.5TMP混合扩链剂在85℃混合，搅拌3.5分钟，浇注。
混合扩链剂当量比为乙二醇∶TMP＝3∶1
(4)浇注在100℃固化6小时后，经退火处理，即得到产品。
实施例四
(1)60gMDI与56.9g聚ε-己内酯(M＝996)在80℃维持反应3小时，制得预聚体。反应物的当量比为MDI∶聚ε-己内酯＝4.2∶1
预聚体经脱泡后分析-NCO％＝12.8％。
(2)按预聚体∶白炭黑＝100∶15(重量比)，在预聚体中加入17.5％白炭黑，混合均匀后得到原料。
(3)按第二步得到的原料中的-NCO∶扩链剂中-OH＝1∶0.96(当量比)，取80g第二步得到的原料与9.8g己二醇+1.5gTMP混合扩链剂在80℃混合，搅拌反应5分钟，浇注。
混合扩链剂当量比为己二醇∶TMP＝5∶1。
(4)浇注体在100℃固化6小时后，经退火处理，即得到产品。
实施例5
(1)60gMDI与73.3g聚ε-己内酯(M＝1680)在82℃维持反应3.5小时，制得预聚体。反应物当量比MDI∶聚ε-己内酯＝5.5∶1
预聚体经脱汽后分析NCO％＝12.1％。
(2)按预聚体∶超细二氧化硅＝100∶10(重量比)在预聚体中加入13.3g超细二氧化硅，混合均匀后得到原料。
(3)按第二步得到的原料中的-NC∶扩链剂中-OH＝1∶0.95(当量比)，取80g第二步得到的原料与7.6gBDO+0.9g甘油混合扩链剂在82℃混合，搅拌反应4分钟，浇注。
混合扩链剂当量比为BDO∶甘油＝6∶1。
(4)浇注体在100℃固化6小时后经退火处理，即得产品。
Claims (6)
1.一种用于增速轮的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于
(1)按物料当量比组成为MDI∶脱水二元醇＝4∶1～8∶1的配比加入反应器中，在搅拌状态下升温至80-90℃，反应2-4小时，制得预聚体；
(2)按物料重量比组成为预聚体∶耐热无机填料＝100∶5～100∶20加入无机填料后混合均匀得到原料；
(3)将第二步得到的原料中-NCO与混合扩链剂中-OH按物料当量比组成为1∶0.85-1∶1混合，扩链反应3-8分钟，浇注；
(4)浇注体在100℃固化6小时后，经退火处理，即得产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的二元醇包括聚ε一己内酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙/丙二醇酯的所有聚酯二元醇，分子量为800-2000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的扩链剂为二元醇与三元醇的混合物，其当量比为
二元醇∶三元醇＝1.5∶1-8∶1
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的二元醇扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1.4-丁二醇(BDO)、己二醇、对苯二酚二羟乙基醚。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的三元醇扩链剂包括：三羟甲基丙烷(TMP)、甘油、1.2.6-己三醇。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的耐热无机填料包括：炭黑、白炭黑、超细二氧化硅，可单一加入也可混合加入，粒度为200-300目。
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