[發明專利]一種高回彈澆注型聚氨酯彈性體

在審

• 申請號: 202010871279.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112194771A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 張建國;邱海
• 申請（專利權）人: 廣東銘澤腳輪工業有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/63;C08G18/32
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 楊艷

本發明公開了一種高回彈澆注型聚氨酯彈性體，該彈性體由異氰酸酯組分和多元醇組分混合，在100℃～110℃下硫化16h得到；異氰酸酯組分由聚四氫呋喃醚二醇、官能度Fn＝3，平均分子量M.W.＝5000的聚氧化亞乙基?聚氧化亞丙基多元醇或聚合物多元醇、二異氰酸酯反應得到；多元醇組分由聚四氫呋喃醚二醇、1,4?丁二醇、催化劑、抗氧劑混合而成。本發明在異氰酸酯組分中采用了聚四氫呋喃醚二醇為主要多元醇，結合了少量聚氧化亞乙基?聚氧化亞丙基多元醇或聚合物多元醇，賦予了彈性體的高回彈特性，同時在彈性體中引入了少量化學交聯，從而能比線性結構在相同硬度下，特別是低硬度下，彈性體具有更高的拉伸強度。

技術領域

本發明涉及聚氨酯彈性體技術領域，尤其涉及一種高回彈澆注型聚氨酯彈性體。

背景技術

聚氨酯彈性體是一類綜合性能優良的高分子合成材料，包含有澆注型聚氨酯彈性體(CPU)、熱塑型聚氨酯彈性體(TPU)和混煉型聚氨酯彈性體(MPU)，其中澆注型聚氨酯彈性體是通過澆注工藝，由液體樹脂澆注并反應成型的一類聚氨酯彈性體，其成型工藝簡單，形成的彈性體分子完整程度高，最大限度發揮了聚氨酯彈性體的特點，綜合性能也優于MPU和TPU，因而成為聚氨酯彈性體中產量最大、應用范圍最廣的品種。

聚氨酯彈性體的組成成分由長鏈的多元醇，短鏈的擴鏈劑和二異氰酸酯組成，其中長鏈的多元醇構成聚氨酯彈性體的軟段，而短鏈的擴鏈劑和二異氰酸酯構成聚氨酯彈性體的硬段。由于熱力學的不相容性，聚氨酯彈性體中的軟硬段會形成微相分離的結構，同時聚氨酯彈性體分子間，特別是處于硬段中的氨基甲酸酯和氨基甲酸酯之間存在大量的氫鍵。這種微相分離及分子間的大量氫鍵的結構賦予聚氨酯彈性體優異的性能，如耐磨性，高拉伸和撕裂強度。因此聚氨酯彈性體已被大量用于制作各式腳輪，如溜冰鞋輪，滑板輪，工業及物流行業用腳輪。

除了力學性能外，聚氨酯彈性體的回彈性能是另外一項重要的性能指標，特別是對應用于高承載及高速要求的輪子。這是因為，高回彈性的輪子在滑動時的阻力更小，能降低運行所需要的牽引力；另外高回彈通常意味著較好的動態力學性能，表現在做動態熱機械分析DMA測試時，有較小的損耗角正切值tgδ，因此在運行時內生熱低，能避免高溫時材料熔化或降解。

專利CN100595231C采用官能度Fn＝2，分子量M.W.＝1000～3000的PTMEG或PPG與MDI反應制備NCO％＝8％～15％的預聚體組分；在多元醇組分中包含管能度Fn＝2，分子量M.W.＝1000～3000的PTMEG或PPG，BDO以及催化劑，抗老劑等；預聚體組分和多元醇組分按1:1混合制備聚氨酯彈性體，所制得的彈性體的回彈為70％，硬度為80A，但拉伸強度只有20MPa。

專利CN101633717A采用官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG和官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG摻混后和MDI反應制取NCO％＝6％～18％的預聚體。多元醇組分中使用官能度Fn＝2，分子量M.W.1000的PTMEG，BDO以及催化劑等；預聚體與多元醇按一定比例混合后制得硬度86A～93A，拉伸強度25MPa，回彈70％的聚氨酯彈性體，但是該專利并不包含硬度小于86A的聚氨酯彈性體。

通常聚氨酯彈性體的回彈性主要是由其原料種類及分子量決定。例如，以萘二異氰酸酯NDI和對苯二異氰酸酯PPDI制成的聚氨酯彈性體，通?；貜椥詴艽?，但是這些異氰酸酯的價格非常昂貴，并且NDI制成的預聚體活性高，儲存穩定性差。

以PTMEG，MDI為原料制得的聚氨酯彈性體，在大于85A的硬度下，通常具有較高的回彈性和力學性能，但是在低于85A的情況下，其拉伸強度通常較低，主要原因是在較低硬度下，這種線性結構的聚氨酯硬段含量太低，從而拉伸強度低(30MPa)。

另外，多元醇的分子量也決定了回彈率的大小，即分子量越大回彈性越好。但市場上PTMEG的最大分子量只有3000，更大分子量的聚醚只有PPG，但PPG制成的聚氨酯材料力學性能太差(拉伸強度30MPa)。

發明內容