CN104448791B

CN104448791B - 高硬度透明聚氨酯弹性体及其制备方法

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Publication number: CN104448791B
Application number: CN201410797053.0A
Authority: CN
Inventors: 徐军; 张芳; 刘兆阳; 崔汝岭
Original assignee: Shandong Inov Polyurethane Co Ltd
Current assignee: Shandong Inov Polyurethane Co Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: CN104448791A

Abstract

本发明属于聚氨酯弹性体领域，具体涉及一种高硬度透明聚氨酯弹性体及其制备方法。由聚合物组份和异氰酸根组份制成：聚合物组份的原料为：官能度为3、数均分子量为400～5000的聚环氧丙烷聚醚多元醇，官能度为4、数均分子量为300～600的聚环氧丙烷聚醚多元醇，抗氧剂，抗紫外线吸收剂，有机金属催化剂；预聚物组份的原料为：异氰酸酯、聚醚多元醇和增塑剂。本发明高硬度透明聚氨酯弹性体透明度高，产品稳定，不仅具有多种多样的美学效果，而且质地十分的坚硬，适合做一些代替环氧的产品，能达到环氧树脂的硬度和透明性，又具有环氧不可比拟的耐黄变性和韧性。本发明提供其制备方法，工艺合理，易于工业化生产。

Description

高硬度透明聚氨酯弹性体及其制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体领域，具体涉及一种高硬度透明聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种性能介于橡胶与塑料之间的高分子合成材料，其特点是硬度调整范围宽，既有橡胶的弹性又有塑料的硬度，具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能。随着聚氨酯事业的发展，聚氨酯产品的用途也越来越广泛，对产品的性能要求也越来越高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高硬度透明聚氨酯弹性体，具有多种多样的美学效果，而且质地十分的坚硬，具有较高的耐黄变性和韧性，本发明还提供其制备方法，工艺合理，易于工业化生产。

本发明所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，由聚合物组份和异氰酸根组份制成：

聚合物组份由以下重量百分数的原料制成：

官能度为3、数均分子量为400～5000的聚环氧丙烷聚醚多元醇 40％～91.85％，

官能度为4，数均分子量为300～600的聚环氧丙烷聚醚多元醇 5％～59.6％，

抗氧剂 0.3％～1％，

抗紫外线吸收剂0.2～0.6％，

有机金属催化剂0.15％～0.4％；

预聚物组份由以下重量百分数的原料制成：

异氰酸酯65％～73％、聚醚多元醇22％～35％和增塑剂1％～5％。

其中：

官能度为3、数均分子量为400～5000的聚环氧丙烷聚醚多元醇为PPG400、PPG330N或PPG500中的一种或多种；优选PPG500。

官能度为4、数均分子量为300～600的聚环氧丙烷聚醚多元醇为PPG430或PPG600中的一种或两种；优选PPG430。

抗氧剂为抗氧剂1076(β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯)或抗氧剂1010(四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯)中的一种或两种。抗氧剂为0.3～1％，优选0.5％。

抗紫外线吸收剂为UV328(2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑)或UV329(2-(2'-羟基-5'-特辛基苯基)苯并三唑)中的一种或两种。抗紫外线吸收剂为0.2～0.6％，优选0.5％。

催化剂为有机铋催化剂、有机锌催化剂或锌铋复合金属催化剂其中的一种。锌铋复合金属催化剂为有机铋催化剂和有机锌催化剂以任意比例混合得到。有机铋催化剂优选铋含量为16％或18％的有机铋催化剂。催化剂均为普通市购产品。

异氰酸酯为液化MDI或MDI-50中的一种或两种。

二异氰酸酯为IPDI或者H₁₂MDI中的一种或两种。

聚醚多元醇为PPG500、PPG2000或PPG3050中的一种或多种，优选PPG3050。

增塑剂为DOTP、TXIB或DOP中的一种或两种。增塑剂为1～10％，优选5％。

本发明称谓聚合物组份、预聚物组份只是为了表述上的方便。

本发明所述的高硬度透明聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚合物组份制备

将聚合物组份的所有原料混合，在100～110℃，-0.095MPa下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分；

(2)预聚物组份制备

以质量分数计，将预聚物组份的所有原料混合，在70℃～90℃反应2～3小时，得到异氰酸根含量为19％～19.5％的预聚物。

其中：

聚合物组份与预聚物组份单独包装，用于制品生产时，将聚合物组份与预聚物组份按照质量比为100：150或100:100的比例混合，混合温度为25～35℃，搅拌均匀后，浇入模具中，室温固化，固化时间在8-10分钟，脱模，得到透明聚氨酯弹性体。脱模时间为15～20分钟。

本发明所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，主要用于代替环氧树脂，制作要求环保、韧性好的高透明性材料，多用于制作灌封胶、铭牌、工艺品等。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)本发明所述的高硬度透明聚氨酯弹性体透明度高，产品稳定，该聚氨酯弹性体不仅具有多种多样的美学效果，而且质地十分的坚硬，适合做一些代替环氧的产品，能达到环氧树脂的硬度和透明性，又具有环氧不可比拟的耐黄变性和韧性。

(2)本发明提供其制备方法，工艺合理，易于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

以下实施例，未作特别说明，百分数均指质量百分数。

实施例中所有原料除特殊说明外，均为市购。

实施例所用材料:

PPG500 数均分子量500，聚环氧丙烷醚三元醇

PPG600 数均分子量600，聚环氧丙烷醚四元醇

PPG400 数均分子量400，聚环氧丙烷醚三元醇

PPG430 数均分子量300，聚环氧丙烷醚四元醇

PPG2000 数均分子量2000，聚环氧丙烷醚二元醇

PPG330N 数均分子量5000，伯羟基含量75％，聚环氧丙烷醚三元醇

PPG3600 数均分子量5000，伯羟基含量75％，聚环氧丙烷醚三元醇

PPG3050 数均分子量3000聚环氧丙烷醚三元醇

液化MDI 碳化二亚胺改性的MDI

MDI-50 4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯50％和2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯50％

IPDI 异氟尔酮二异氰酸酯

H12MDI 氢化二苯基甲烷二异氰酸酯；

DOTP 对苯二甲酸二辛酯

TXIB 2,2,4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯。

实施例1

聚合物组份：官能度4、分子量300的聚醚多元醇(PPG430)5％，官能度3、分子量400的聚醚多元醇(PPG400)79％，官能度3、分子量5000的聚醚多元醇(PPG330N)14.8％，有机铋催化剂0.2％，抗氧剂1010 0.5％，紫外线吸收剂UV329 0.5％，在100℃，-0.095MPa下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分。

预聚物组份：是以2官能度分子量2000的聚醚多元醇(PPG2000)24.5％、3官能度分子量3000的聚醚多元醇(PPG3050)10.5％，MDI-50 32.5％，液化MDI32.5％，在80℃反应2.5小真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为19％的预聚物。

将聚合物组份与预聚物组份的温度控制在30℃，按照100：150的质量比例混合，搅拌均匀后，浇入早已经准备好的模具中，室温固化，固化时间在10分钟，18分钟脱模，得到邵氏75D的高透明聚氨酯弹性体。

实施例2：

聚合物组份：官能度3、分子量500的聚醚多元醇(PPG500)91.85％，官能度4、分子量300的聚醚多元醇(430)7％，有机锌催化剂0.15％，抗氧剂1076 0.5％，紫外线吸收剂UV3280.5％，在105℃，-0.095MPa下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分。

预聚物组份：3官能度分子量3000的聚醚多元醇(PPG3050)32.3％，MDI-5034.7％，液化MDI 33％，在70℃反应3小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为19％的预聚物。

将聚合物组份与预聚物组份的温度控制在35℃，按照100：150的比例混合，搅拌均匀后，浇入早已经准备好的模具中，室温固化，固化时间在8分钟，20分钟脱模，得到邵氏80D的高透明聚氨酯弹性体材料。

实施例3：

聚合物组份：官能度3、分子量500的聚醚多元醇(PPG500)90.85％，官能度4、分子量300的聚醚多元醇(430)8％，锌铋复合催化剂(有机铋催化剂和有机锌催化剂以质量比1:1混合)0.15％，抗氧剂1076 0.5％，紫外线吸收剂UV328 0.5％，在110℃，-0.095MPa下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分。

预聚物组份：

是以3官能度、分子量3000的聚醚多元醇(PPG3050)11％，官能度3、分子量500的聚醚多元醇(PPG500)11％，MDI-5032％，液化MDI 41％，TXIB 5％在90℃反应2小时，真空(-0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为19.5％的预聚物。

将聚合物组份与预聚物组份的温度控制在25℃，按照100：150的质量比例混合，搅拌均匀后，浇入早已经准备好的模具中，室温固化，固化时间在10分钟，20分钟可脱模，得到邵氏85D的高透明聚氨酯弹性体材料。

对比例

聚合物组份：官能度3、分子量400的聚醚多元醇(PPG400)40％，官能度4、分子量600的聚醚多元醇(PPG600)59.6％，汞触媒催化剂0.4％，在100～110℃、-0.095MPa下脱水至水分小于0.05％，得到聚合物组分。

异氰酸根组份：将IPDI 85％和15％的DOTP混合得到异氰酸根含量在31％的异氰酸根组份。

将聚合物组份与预聚物组份的温度控制在30℃，按照100：100的质量比例混合，搅拌均匀后，浇入早已经准备好的模具中，室温固化，固化时间在5分钟，20分钟脱模，得到邵氏83D的高透明聚氨酯弹性体材料。

将实施例1-3和对比例制备得到的产品进行性能测试，测试结果见表1。

表1实施例1-3和对比例制备得到的产品的性能测试结果

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					硬度(邵D)	75D	80D	85D	83D
透明性	透明	透明	透明	透明
					韧性	优	优	优	良好

Claims

1.一种高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：由聚合物组份和异氰酸根组份制成：

聚合物组份由以下重量百分数的原料制成：

官能度为3、数均分子量为400～5000的聚环氧丙烷聚醚多元醇 40%～91.85%，

抗氧剂 0.3%～1%，

抗紫外线吸收剂0.2～0.6%，

有机金属催化剂0.15%～0.4%；

预聚物组份由以下重量百分数的原料制成：

异氰酸酯65％～73％、聚醚多元醇22％～35%和增塑剂1%～5%；预聚物组份的异氰酸根含量为19％～19.5％。

2.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：

官能度为3、数均分子量为400～5000的聚环氧丙烷聚醚多元醇为PPG400、PPG330N或PPG500中的一种或多种；

官能度为4、数均分子量为300～600的聚环氧丙烷聚醚多元醇为PPG430或PPG600中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010中的一种或两种；紫外线吸收剂为UV328或UV329中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：有机铋催化剂、有机锌催化剂或锌铋复合金属催化剂其中的一种。

5.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：异氰酸酯为液化MDI或MDI-50中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：二异氰酸酯为IPDI或H₁₂MDI中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：聚醚多元醇为PPG500、PPG2000或PPG3050中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的高硬度透明聚氨酯弹性体，其特征在于：增塑剂为DOTP、TXIB或DOP中的一种或两种。

9.一种权利要求1-8任一所述的高硬度透明聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）聚合物组份制备

将聚合物组份的所有原料混合，脱水至水分小于0.05%，得到聚合物组分；

（2）预聚物组份制备

10.根据权利要求9所述的高硬度透明聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：聚合物组份与预聚物组份单独包装，用于制品生产时，将聚合物组份与预聚物组份按照质量比为100：150或100:100的比例混合，混合温度为25~35℃，搅拌均匀后，浇入模具中，室温固化，固化时间在8-10分钟，脱模，得到透明聚氨酯弹性体。