[发明专利]聚氨酯微孔弹性体的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其特征是，包括以下几个步骤：(a)预聚体的制备：过量的异氰酸酯与多羟基化合物在60℃‑80℃的条件下反应生成端‑NCO基含量≥15wt％的预聚体；(b)扩链剂组分的制备：由多羟基化合物、发泡剂、小分子二醇扩链剂和催化剂混合均匀；(c)将纤维含量≥15wt％玻璃纤维均匀铺设在温度80℃‑100℃的模具中；(d)反应注射成型：将预聚体和扩链剂组分按照异氰酸酯数为0.95‑1.05的比例混合反应后，浇注入铺设有玻璃纤维的模具中，预成型，预熟化，脱模，后熟化，制得聚氨酯微孔弹性体。本发明还涉及前述方法制得的聚氨酯微孔弹性体作为汽车的辅助弹簧、缓冲减震元件或桥梁减震块的用途。

发明领域

本发明涉及一种聚氨酯微孔弹性体的制备方法，主要用于车辆、桥梁和道路减震方面。

技术背景

商用汽车用辅助弹簧一般采用热塑性聚氨酯弹性体通过注射成型。热塑性聚酯弹性体又称聚酯橡胶，是一类含有聚苯二甲酸烷基二醇酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。热塑性聚酯弹性体兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，并且其结构强度高、耐蠕变性好、回弹性优异、抗冲和耐弯曲疲劳、耐磨、尺寸稳定，在低温时具有柔韧性，在高温下也能保持良好的性能。因此通过热塑性聚酯弹性体制备的产品可以用作承受动态疲劳的高强度阻尼元件如汽车等交通工具的缓冲减震元件和桥梁减震块等。

商用汽车用辅助弹簧的破损机理是由于反复弯曲变形而导致材料自身发热，此时的温度使材料的物理特性降低，而产生局部的裂纹或制品严重变形。因此，耐久性优异的辅助弹簧用材料必须具有即使在高温环境下物理特性也不降低的性质，对此需要具有坚固交联结构的聚酯分子链的高维结构。然而，以商标出售的这种聚酯弹性体，其由三种成分制得，即(1)对苯二甲酸二甲酯；(2)聚醚二醇，例如聚四亚甲基醚二醇、聚亚乙基醚二醇或聚亚丙基醚二醇；和(3)小分子二醇，如丁二醇和乙二醇，制得如附图的辅助弹簧，并进行垂向加载：20kN～200kN，循环频率1Hz，要求为制品循坏加载10万次下不出现损坏，和永久变形不超过25％。试验结果为循环不足1万次就出现严重开裂现象，无法满足商用汽车的悬挂减震系统的要求。中国发明专利CN103804857A在上述的基础上，对聚酯弹性体和加工成型工艺进行改进，虽然性能能够满足相关要求，但对聚酯的品质和成型工艺设备要求较高，工艺复杂，为工业化带来很大的困难。

发明内容

众所周知，聚氨酯微孔弹性体材料是由二异氰酸酯和多元醇为基本原料聚合而成的高分子材料，聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种，由于其结构具有软、硬两个链段，可以对其进行分子设计而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能，它既具有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性，被称之为“耐磨橡胶”。

针对现有技术的上述不足，在技术非常成熟的聚氨酯微孔弹性体制备工艺的基础上，根据本发明的实施例，希望提出一种能有效提高材料抗弯曲变形性能，有效提高材料承载性能的聚氨酯微孔弹性体的制备方法，并提出其用途。

根据实施例，本发明提供的聚氨酯微孔弹性体的制备方法，其创新点在于，包括以下几个步骤：

(a)预聚体的制备：过量的异氰酸酯与多羟基化合物在60℃-80℃的条件下反应生成端-NCO基含量≥15wt％的预聚体；

(b)扩链剂组分的制备：由多羟基化合物、发泡剂、小分子二醇扩链剂和催化剂混合均匀；

(c)将纤维含量≥15wt％玻璃纤维均匀铺设在温度80℃-100℃的模具中；

(d)反应注射成型：将预聚体和扩链剂组分按照异氰酸酯数为0.95-1.05的比例混合反应后，浇注入铺设有玻璃纤维的模具中，预成型，预熟化，脱模，后熟化，制得聚氨酯微孔弹性体。。

根据一个实施例，本发明前述聚氨酯微孔弹性体的制备方法步骤(a)中，异氰酸酯为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯或聚合4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。