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CN106008879A - 高耐磨且耐腐蚀的聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

高耐磨且耐腐蚀的聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高耐磨且耐腐蚀的弹性体材料及其制备方法，所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：分子量为2500～3000的聚醚多元醇：30～40份；耐磨粉：1～5份；1,2‑丙二醇：10～15份；六亚甲基二异氰酸酯：20～30份，乙氧基化烷基酚硫酸铵：10～15份。本发明通过环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的协同作用，并控制各物质的用量，使制得的聚氨酯弹性体兼具耐腐蚀性能和耐磨性。

Description

高耐磨且耐腐蚀的聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种弹性体材料，具体涉及一种高耐磨且耐腐蚀的聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等方面。现在有很多矿用零部件等行业对产品的耐磨拉伸提出了更高的要求。
现在普通提高耐磨性的方法是加入无机填料居多，这种方法也有效提高了一部分耐磨性，但无机分子影响了整个有机体系使拉伸强度极具下降。
CN 103254387A公开了一种高耐磨聚氨酯弹性体及其制备方法。原料及原料占预聚体的质量百分比如下：聚醚多元醇：45～79％；耐磨粉：1～5％；扩链剂：10～20％；多异氰酸酯：10～30％。制备步骤为：将聚醚多元醇投入三口瓶，升温真空脱水，降温后加入10～30％多异氰酸酯，合成预聚体，将合成的预聚体平均分成A和B两组，在预聚体A中加入耐磨粉：B不加耐磨粉，将A和B分别加入扩链剂搅拌均匀，倒入模具硫化，后脱模放入烘箱硫化，再在室温硫化5-10天后分别进行标准测试。虽然其制备得到的聚氨酯弹性体具有较高的耐磨性，但其耐腐蚀性能较差，不能满足一些特定领域的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的高耐磨性聚氨酯弹性体的耐腐蚀性能较差的问题，本发明提供了一种兼具耐腐蚀性能和耐磨性的聚氨酯弹性体，通过环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的协同作用，并控制各物质的用量，使制得的聚氨酯弹性体兼具耐腐蚀性能和耐磨性。
第一方面，本发明一种高耐磨聚氨酯弹性体，所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
其中，分子量为2500～3000的聚醚多元醇的重量份可为30份、32份、34份、36份、38份或40份，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；耐磨粉的重量份可为1份、2份、3份、4份或5份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；1,2-丙二醇的重量份可为10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；六亚甲基二异氰酸酯的重量份可为20份、22份、24份、26份、28份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；乙氧基化烷基酚硫酸铵的重量份可为10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述聚醚多元醇为为环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇。
作为本发明优选的技术方案，所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
优选地，所述分子量为2500～3000的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的质量比为3:1。
本发明以上述原料的用量配比制备出的聚氨酯弹性体的性能最优。作为本发明优选的技术方案，耐磨粉为超高分子量聚乙烯粉乙烯粉其中，其中，聚乙烯粉乙烯粉的分子量为8000～10000。
第二方面，本发明提供了上述聚氨酯弹性体制备方法，所述制备步骤如下：
将配方量的聚醚多元醇投入三口瓶，升温真空脱水，降温后加入配方量的六亚甲基二异氰酸酯和乙氧基化烷基酚硫酸铵，合成预聚体，在合成的预聚体中加入配方量的1,2-丙二醇和耐磨粉搅拌均匀，倒入模具硫化，后脱模放入烘箱硫化。再在室温硫化5-10天后分别进行标准测试。
作为本发明优选的技术方案，升温温度为80～90℃，例如80℃、82℃、84℃、86℃、88℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；真空脱水时间为1.5～2.0h。
作为本发明优选的技术方案，降温至45～55℃。
作为本发明优选的技术方案，预聚体含-NCO为5～6％，例如5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％或6％等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行。
作为本发明优选的技术方案，模具硫化时间为10～40min温度为100-120℃。
烘箱温度为80～100℃，硫化时间为8～12h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的协同作用，并控制各物质的用量，使制得的聚氨酯弹性体兼具耐腐蚀性能和耐磨性，其磨耗约为85mm3/1000m，其耐腐蚀速率仅为0.5mm/a左右，质量损失率仅为10％左右。本发明采用超高分子量的乙烯粉，将整个体系有机的结合，提高了弹性体的耐磨性和提高了拉伸强度。解决了现阶段的应用缺陷，增加了聚氨酯的应用领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
本实施例所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
其中，所述分子量为2500～3000的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的质量比为3:1；聚醚多元醇为为环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇。
将配方量的聚醚多元醇投入三口瓶，升温85℃抽真空脱水2.0h，降温至45℃后加入配方量的六亚甲基二异氰酸酯和乙氧基化烷基酚硫酸铵，合成NCO含量为5.5％的预聚体，在合成的预聚体中加入配方量的1,2-丙二醇和聚乙烯粉搅拌均匀，到入模具硫化30min后脱模放入100℃烘箱硫化8h。室温硫化7天后进行标准测试，测试结果如表1。
实施例2
本实施例所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
其中，所述分子量为2500～3000的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的质量比为3:1；聚醚多元醇为为环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇。
将配方量的聚醚多元醇投入三口瓶，升温100℃抽真空脱水1.5h，降温至50℃后加入配方量的六亚甲基二异氰酸酯和乙氧基化烷基酚硫酸铵，合成NCO含量为5％的预聚体，在合成的预聚体中加入配方量的1,2-丙二醇和聚乙烯粉搅拌均匀，到入模具硫化30min后脱模放入100℃烘箱硫化10h。室温硫化7天后进行标准测试，测试结果如表1。
实施例3
本实施例所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
其中，所述分子量为2500～3000的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的质量比为3:1；聚醚多元醇为为环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇。
将配方量的聚醚多元醇投入三口瓶，升温80℃抽真空脱水2.0h，降温至55℃后加入配方量的六亚甲基二异氰酸酯和乙氧基化烷基酚硫酸铵，合成NCO含量为6％的预聚体，在合成的预聚体中加入配方量的1,2-丙二醇和聚乙烯粉搅拌均匀，到入模具硫化30min后脱模放入90℃烘箱硫化12h。室温硫化7天后进行标准测试，测试结果如表1。
对比例1：
CN 103254387A中实施例1制得的预聚体A。
对比例2：本对比例除了制备原料中不添加乙氧基化烷基酚硫酸铵外，其他原料用量与制备方法均与实施例1相同，制得的聚氨酯弹性体性能测试如表1。
对比例3：
本对比例除了将分子量为2500～3000的聚醚多元醇替换成DDL2000D外，其他原料用量与制备方法均与实施例1相同，制得的聚氨酯弹性体性能测试如表1。
表1：实施例1-3和对比例1-3制得的聚氨酯弹性体性能测试表
综合实施例1-3和对比例1-3的结果可以看出，本发明通过环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的协同作用，并控制各物质的用量，使制得的聚氨酯弹性体兼具耐腐蚀性能和耐磨性，其磨耗约为85mm3/1000m，其耐腐蚀速率仅为0.5mm/a左右，质量损失率仅为10％左右。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚醚多元醇为为环氧丙烷和四氢呋喃共聚得到的聚醚多元醇。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚氨酯弹性体由以下原料按重量百分比计制备得到：
优选地，所述分子量为2500～3000的聚醚多元醇和乙氧基化烷基酚硫酸铵的质量比为3:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚氨酯弹性体，其特征在于，耐磨粉为超高分子量聚乙烯粉乙烯粉，其中，聚乙烯粉乙烯粉的分子量为8000～10000。
5.一种聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
将配方量的聚醚多元醇投入三口瓶，升温真空脱水，降温后加入配方量的六亚甲基二异氰酸酯和乙氧基化烷基酚硫酸铵，合成预聚体，在合成的预聚体中加入配方量的1,2-丙二醇和耐磨粉搅拌均匀，倒入模具硫化，后脱模放入烘箱硫化，再在室温硫化5～10天后分别进行标准测试。
6.根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，升温温度为80～90℃；真空脱水时间为1.5～2.0h。
7.根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，降温至45～55℃。
8.根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，预聚体含NCO为5～6％。
9.根据权利要求5所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，模具硫化时间为10～40min，温度为100～120℃；烘箱温度为80～100℃，硫化时间为8～12h。
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