[发明专利]一种浇注型聚氨酯弹性体及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及浇注型聚氨酯弹性体及制备方法，特别涉及具有良好的耐热、耐油、机械性能良好的满足密封、滚轮、胶辊等使用要求的材料。

背景技术

聚氨酯弹性体因其具有硬度范围宽，良好的机械性能、回弹性能以及耐磨、耐油、耐老化等性能，被广泛用于机械液压传动系统、气动系统中的密封件以及汽车用密封件。由于设备的工作条件不同，以及被密封的介质不同，要求密封材料具有不同的适应性：比如较高的机械强度和硬度，压缩性和回弹性好，使用温度范围宽，在液压油、润滑油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，耐磨性好，耐老化性好等。

3，3′-二甲基-4，4′-联苯二异氰酸酯(TODI)分子中2个苯环直接相连，具有对称结构，使其弹性体具有更优异的耐热、耐水解、耐磨和动态力学性能；TODI基弹性体往往作为高性能密封件材料使用。US20060276612A1中报道了一种耐油性能好的聚氨酯密封材料，该材料用分子量为1000的聚己内酯多元醇与定量的TODI合成酯基密度为25wt.％～35wt.％、氨基甲酸酯基密度为7wt.％～12wt.％的混炼型聚氨酯橡胶，再与硫化剂混炼、加入炭黑等助剂制得，弹性体硬度为60～85A，具有优异的耐油性能、回弹性能和耐热性能，但是其力学性能较差，拉伸强度＜20MPa。US4186261介绍了一种液压系统用密封材料，该材料是先用TODI与分子量为2000的聚碳酸酯多元醇合成预聚体，再用2，3-二溴-1，4-丁烯二醇与1，4-丁二醇混合扩链制得，其硬度为95A，具有很好的耐油性，特别是对含有磷酸酯的液压油，然而其力学性能和回弹性不理想，拉伸强度＜30MPa，回弹率＜35％。上述密封材料由于机械性能较差，限制了其在高压液压系统中的应用。

美国Parker Hannifin公司(www.parker.com/eps)用TODI生产出一种高性能热塑性弹性体(P4500)用于活塞密封、密封杆、耐磨衬里液压系统用密封件，回弹率为45％，拉伸强度为45MPa，但耐热性能差，压缩永久变形(70hrs/100℃)为47％，最高使用温度为107℃。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TODI浇注型聚氨酯弹性体材料，该材料具有优异的力学性能和良好的耐热、耐油性能。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该浇注型聚氨酯弹性体材料的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题是介绍浇注型聚氨酯弹性体材料的应用。

本发明聚氨酯弹性体材料的浇注物料由A(预聚体组分)和B(扩链剂组分)两组分组成：

A组分由TODI与大分子多元醇以及催化剂组成，TODI与大分子多元醇的质量比为0.3～0.6∶1，大分子多元醇分子量为500～3000较好，优选1000～2000；大分子多元醇可选用聚四亚甲基多元醇(PTMG)、聚己二酸系多元醇、聚己内酯多元醇(PCL)或聚碳酸酯多元醇(PCD)，优选PCL；催化剂可为有机铋或有机钛类，例如异辛酸铋，用量为A组分总质量的0.01％～0.1％较好。

B组分由二胺类扩链剂和三官能度的小分子醇类扩链剂组成，二胺类和醇类扩链剂的摩尔比为1∶0.3～1，优选1∶0.6～1。扩链系数为0.85～0.95，优选0.9～0.93；其中二胺类扩链剂可选用3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)或3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯甲烷(MOCA)，优选MOCA；小分子醇类扩链剂可以选用甘油、三羟甲基丙烷(TMP)或三羟甲基乙烷(TME)等，优选TMP。

A、B质量比为100/8～12，优选100/8.5～10.5。

本发明的浇注型聚氨酯弹性体材料可按以下操作步骤制备：

(1)将TODI和大分子多元醇，按计量加入反应器搅拌、混合，加入催化剂反应制备TODI基预聚体，反应温度控制在75～95℃，反应时间为1.5～2.5h；

(2)将预聚体加热至70～90℃、扩链剂组分加热至110～130℃，然后按计量混合搅拌、脱气，浇注于90～120℃的模具中；

(3)将模具放置烘箱中熟化，温度控制在90～120℃，20～40min脱模；

(4)将脱模后的制品放置在90～110℃烘箱中后熟化16～24h。

所得制品的性能见表1。

表1浇注型聚氨酯弹性体材料性能