高硬度聚氨酯弹性体的制备与性能.pdf

11年1月
高硬度聚氨酯弹性体的制备与性能
姜凌杨宁刘锦春
(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛,266042)
摘要:以多种多元醇、异氰酸酯与扩链剂为原料采用预聚法合成聚氨酯弹性体,考察了不同多元醇、异氰酸酯、扩链剂的
种类及含量对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明:聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)与三羟甲基丙烷(TMP)并用,在质量比为
95:5时,制得的弹性体综合力学性能较好。随着4,4'-二环己基甲烷二异氯酸酯(H12MD1)含量的增加,材料的强度有所增
加,预聚体的凝胶时间逐渐延长。
关键词:高硬度聚酯扩链剂力学性能
Preparation and Properties of
High Hardness Polyurethane Elastomer
Jiang Ling Yang Ning Liu Jinchun
(Key Laboratory of Rubber Plastic, Ministry of Education, Qingdao University
of Science & Technology, Qingdao, Shandong, 266042)
Abstract: Polyurethane elastomers were prepared by the method of quasi-prepolymer
and prepolymer based on polyol, isocyanate, and chain extender catalyst. The effects of
polyol, isocyanate, and chain extender catalyst on performance of polyurethane elastomers
were investigated. The results show that the polyurethane elastomers show better me-
chanical properties when the mass ratio of PEA and TMP is 95: 5. With the increasing
i of content of H,, MDI, the strength of the material and gelation time are improved
Key words: hardness; polyurethanc; chain catalyst; mechanical properties
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聚氨酯弹性体模量介于橡胶和塑料之间,具有二醇丙二醇酯二醇(PEPA),聚己二酸-1,4-丁二醇
较高的强度和弹性,可在较宽的硬度范围内(邵氏酯(PBA),聚己内酯二醇(PCL-2000),工业品,青
A10~D75)保持较高的弹性。高硬度聚氨酯弹岛新宇田化工有限公司;甲苯二异氰酸酯(TDI),
性体广泛用于制作压力辊、轴承、齿轮、冲压模、保4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H2MDI),工业
龄球等,其制备方法主要采用预聚法,通过提高硬品,日本三井东亚化学工业公司;3,3-二氯-4,4
段含量的方法来提高弹性体硬度2。对预聚法来二苯基甲烷二胺(MOCA),3,5-二甲硫基甲苯二胺
说,提高硬段含量即必须增加异氰酸酯及扩链剂的(E-300),工业品,杭州崇舜化学工业公司;TX-2,
用量。下面主要以异氰酸酯、扩链系数、交联剂、多工业品,淄博方中化工有限公司;三羟甲基丙烷
元醇为研究对象,研究聚氨酯弹性体的工艺性能及(TMP),工业品,德国拜耳化学公司。
其力学性能
试验部分
收稿日期:2014-04-08;修改稿收到日期:2014-06-1
1.1主要原料
作者简介:姜凌,女,在读研究生,主要从事聚氨酯弹性体的
聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA),聚己二酸乙
合成与应用研究。F-mail:jiangji00@163.com。
猊代型料加スえ
2014, 26(5) MO)I)ERN PLASTICS
PROCESSING AND) APPLICATINS
姜凌等.高硬度聚氨酯弹性体的制备与性能
试验研究
1.2主要仪器设备
酯基、氨基等极性基团,内聚强度和附着力强,具有
平板硫化机,QLBD400×400,青岛亚东较高的强度。且聚酯型聚氨酯内部不仅硬段间能
胶机械有限公司;万能电子拉力机,GT-TCS-够形成氢键,而且软段上的极性基团也能部分地与
2000,台湾高铁检测仪器有限公司;橡胶硬度计,硬段上的极性基团形成氢键,使硬相能更均匀地分
CYX-A邵尔D型,上海化工机修四厂;冲击弹性布于软相中,起到弹性交联点的作用,使其具有较
试验机,CJ-6,上海化工机修四厂
高的强度。
1.3聚氨酯弹性体合成与工艺
2.2异氰酸酯并用比例对材料性能的影响
1,3.1原料制备
用TDI/H12MDI(质量比分别为90:10,80:
将多元醇加入三口烧瓶中,在100~120℃,20,70:30,60:40)、PEA预聚法合成预聚体,选
0.096MPa负压下脱水2h,冷却至60℃,加入计用E-300作扩链剂,所得弹性体的力学性能如表2
量好的异氯酸酯,在温度(80士2)℃反应2~3h,所示。
然后负压脱气直至没有气泡,制得预聚物。将醇类
表2异氰酸酯并用比例对材料性能的影响
扩链剂在100~120℃,0.096MPa负压下抽真空
TDI/ HI2 MDI硬拉伸撕裂强、弯曲冲击强凝胶
1.5~2h,密封保存待用。
质量比度强度/度/(kN?理度/度(k」?时间
1.3.2试样制备
MDA
Mpa m"2) min
在规定的温度下,将预聚物和扩链剂按一定比
90:104839,2140,64.626.52.
例充分搅拌均匀,浇入100℃模具加压硫化1h制
80:205239.5144.26.435.13,0
得聚氨啪弹性体,然后在100℃下硫化16h,最后
70:305741.6142.27.5104.14.0
放置7天后熟化,测试各项力学性能。
60:405842.9141.110.6105,06.0
性能测试
拉伸强度、撕裂强度按GB/T528-1998测
由表2可以得出,随H2MDI含量的増加,所
试;邵氏硬度按GB/T24112008测试;弯曲强度得材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均有
按GB/T9341-2008测试:冲击强度按GB/T所増加,撕裂强度变化不大。这是由于HMDI的
1043.1-2008测试。
加入,使得分子链中硬段含量增大,硬度增加。并
且硬段含量的増大,使得分子极性增大,增强了软
2结果与讨论
硬段相徽相分离,力学强度有所提高。且随着
H1:MDI含量增加,凝胶时间明显增加。由于
2.1多元醇种类对材料性能的影响
H12MDI是氢化了的二苯基甲烷二异氰酸酯
分别采用PCIL-2000,PEPA,PEA,PBA等聚(MDI),MDI中的苯环被氢化后,大大降低了
多元醇与TDl/H12MDI反应,采用预聚法合成H1:MDL的活性。所以加入H2MDI的量越多,预
预聚物。以E300为扩链剂,所得弹性体的力学性聚体活性越低?中和了反应速率,延长了凝胶