[发明专利]制备微孔聚氨酯弹性体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备微孔聚氨酯弹性体的方法，且更具体地，涉及一种制备适用于自行车、摩托车、汽车悬挂装置、家具或高振动基体(high-vibrating matrix)的辅助弹簧(helper spring)的聚氨酯弹性体的方法。

背景技术

由于卓越的减振和冲击吸收性能，以及高负载下优异的动力学特性、耐久性和永久的抗变形性，具有微孔结构(microcellular structure)的聚氨酯弹性体已被大量用于自行车、摩托车、汽车悬挂装置、家具或高振动基体的辅助弹簧。特别是，由于通过使用萘二异氰酸酯(NDI)制备的聚氨酯弹性体具有卓越的弯曲疲劳抗性，因此它们已被广泛应用于需要高耐久性的情况，如用于自行车、摩托车、汽车悬挂装置、家具或高振动基体的辅助弹簧。

典型的聚氨酯弹性体通过将多元醇与二异氰酸酯基材料进行反应来制备。使用NDI制备聚氨酯弹性体的常规方法通过下述步骤进行：例如将NDI单独地或将其与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(p-MDI)结合来与多元醇进行反应，从而制备含有末端异氰酸酯(NCO)基团的聚氨酯预聚体，随后将制备的含有末端NCO基团的聚氨酯预聚体与水、催化剂、表面活性剂、抗氧化剂、扩链剂等混合以获得预聚体掺合物，然后用发泡机使预聚体掺合物发泡来制备聚氨酯弹性体。

此外，如美国专利号4,334,033所公开的，一种制备聚氨酯弹性体的方法包括：1)使甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚乙二醇反应来形成羟基末端预聚体，随后将所述预聚体与NDI反应来制备具有末端NCO基团的聚氨酯预聚体；以及2)然后将羟基末端预聚体和具有末端NCO基团的聚氨酯预聚体与丁二醇反应来获得聚氨酯弹性体。

但是，在NDI单独与多元醇进行反应的情况下，由于由此制备的预聚体具有短的保存期限和高粘性，其需要在至少100℃的高温下进行操作，从而不合需要地使得处理进料较为困难。并且，当另外使用p-MDI或TDI来解决此问题时，由于p-MDI或TDI的结构特征，劣化了聚氨酯弹性体的性能。因此，需要开发具有改善的粘性和卓越性能的聚氨酯弹性体。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种制备微孔聚氨酯弹性体的方法，包括引入乳化剂以优化由萘二异氰酸酯和多元醇的反应所得到的预聚体的粘性和性能，并通过抑制含有过量水的含氢组合物的相分离来提高贮存稳定性，从而增加所述方法的可加工性，所述乳化剂是下列成分的混合物：(a)选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六甲撑二异氰酸酯、1,4'-环己烷二异氰酸酯的化合物及其混合物；以及(b)具有500或更小的分子量且具有2-4个羟基的C_2-10烃或其混合物。

本发明的另一个目的是提供通过使用聚氨酯弹性体制备的用于自行车、摩托车、汽车悬挂装置、家具或高振动基体的辅助弹簧。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备微孔聚氨酯弹性体的方法，包括(i)将萘二异氰酸酯(NDI)与多元醇反应以获得含有异氰酸酯(NCO)基团的预聚体；(ii)向步骤(i)制备的预聚体中加入塑化剂和额外量的萘二异氰酸酯，以向所述预聚体中引入基于所述预聚体的重量具有5-30wt％的脲基甲酸酯结构的末端自由的异氰酸酯(NCO)基团；以及(iii)将步骤(ii)中获得的具有末端自由的异氰酸酯(NCO)基团的预聚体与水和乳化剂混合，然后使预聚体掺合物发泡以制备聚氨酯弹性体。

本发明的制备微孔聚氨酯弹性体的方法可以通过特定的组合物和反应来优化由NDI和多元醇的反应得到的预聚体的粘性和保存期限。而且，由于使用乳化剂，可以抑制作为扩链剂的含有过量水的含氢组合物的相分离，从而提高所述方法的可加工性，所述乳化剂是下列成分的混合物：(a)选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、六甲撑二异氰酸酯、1,4'-环己烷二异氰酸酯的化合物及其混合物；以及(b)具有500或更小的分子量且具有2-4个羟基的C_2-10烃或其混合物。

发明详述

下文中将详细描述本发明。

根据本发明，制备微孔聚氨酯弹性体的方法包括(i)使萘二异氰酸酯(NDI)与多元醇反应来制备含有异氰酸酯(NCO)基团的预聚体。