[发明专利]一种微交联型NDI基聚氨酯弹性体的合成工艺

说明书

本发明涉及到一种微交联型NDI基聚氨酯弹性体的合成工艺，解决了其他聚氨酯产品中由于内生热较高、在承受动态疲劳条件下使用寿命短、塑性形变大、弹性低且等缺点。由于NDI基聚氨酯的特性，其产品具有高耐磨、高回弹、较好的动态力学性能等，可以广泛适用于采矿运输、汽车制造、物流仓储等行业内的载重用途。本发明通过添入具有多官能团的多元醇，使所制得弹性体具有微交联结构，提升制品力学性能。本发明的合成工艺包括：预聚体的合成与保存、预聚体与扩链剂的合成反应和浇注、硫化及后硫化等步骤。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及聚氨酯弹性体，更具体地是涉及一种微交联型NDI基聚氨酯弹性体的合成工艺。

背景技术

本发明来源于载重行业的实际需求，可应用于许多矿业运输及汽车生产线等领域对于输送系统。虽然聚氨酯类承重轮产品大多都具有较好的耐磨性和力学强度，但是随着我国工业发展，越来越多的企业对其输送系统提出了更高的技术要求。聚氨酯一般是由含有异氰酸酯基的多异氰酸酯，含活泼氢的聚醚多元醇或者聚酯多元醇，小分子二元醇作扩链剂所合成的线型高分子材料，而普通聚氨酯如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等由于其内生热高，在长时间受到高强度的动态负载下极易提前老化分解，故此类聚氨酯承重实心轮都难以满足较高速及较高负载的场合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供了一种微交联型NDI基聚氨酯弹性体的合成工艺，能够制备具有微交联结构的聚氨酯弹性体，通过控制多元醇的添加量，控制最终产品的支链结构。

以异氰酸酯提供的-NCO基团和多元醇提供的-OH基团生成一定数量的氨基甲酸酯基团(-NH-CO-O-)，此反应为本发明中所应用到重要化学反应机理。

为达到上述目的，达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：提供一种微交联型NDI基聚氨酯弹性体的合成工艺，包括以下步骤：

(1)将具有-NCO基团的1,5-萘-二异氰酸酯(NDI)与具有-OH基团的多元醇混合反应生成-NCO封端的预聚体，步骤(1)中应当确保NDI在预聚物制备时能够充分反应；

(2)将步骤(1)中制得的预聚体在干燥隔氧的条件下与扩链交联剂混合，得混合物；

(3)将步骤(2)中的混合物在温度80-130℃条件下浇注，浇注完成后，80-130℃条件下保持10-60min凝固脱模，再在80-110℃条件下硫化12-24h，最终得到弹性体。

进一步的，所述步骤(1)中所制得的预聚体为异氰酸酯封端的预聚体且其中异氰酸酯在预聚体中的质量百分数范围为3-15％。

进一步的，所述步骤(1)中的多元醇包括多种多元醇的混合物。

进一步的，多种多元醇的混合物中至少包括一种低聚物多元醇，所述低聚物多元醇包括聚酯多元醇和聚醚多元醇，所述低聚物多元醇中所含醇羟基数至少两个且低聚物多元醇的分子量在800-4000g/mol之间。

进一步的，所述聚酯多元醇包括醇酸聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚ε-己内酯多元醇中的一种或多种；所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇，其他聚烯烃多元醇、聚丙烯酸酯多元醇中的一种或多种。

进一步的，多种多元醇的混合物中至少包括一种或多种小分子多元醇，该小分子多元醇分子量不超过1000g/mol且所含醇羟基数量在2-5之间。

通过多元醇的添加量、调整比例和选择不同的官能团数量，使最终合成后的制品(也就是弹性体)的交联点分子量在50,000—210,000g/mol。

进一步的，在步骤(1)的物质在反应开始后，通过控制其温度不低于NDI的熔点(128-130℃)，待其充分反应完全后，测试NCO％值并保证其指数达到3-15％后，即生成具有微交联结构的浇注型聚氨酯弹性体的预聚物原液。