一种耐溶剂聚氨酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐溶剂聚氨酯复合材料，由甲、乙两种组分制备而成，甲组分包括A组分、B组分、C组分、E组分和F组分，乙组分包括D组分、B组分、E组分和F组分；所述的A组分为多元醇与缓聚剂的混合物，B组分为增塑剂，C组分为无机填料，D组分为扩链剂，E组分为消泡剂、抗氧剂、催化剂类助剂的混合物，F组分为多异氰酸酯，本发明专利技术还公开了一种耐溶剂聚氨酯复合材料的制备方法。本发明专利技术提供的耐溶剂聚氨酯复合材料制取的胶辊，比较甲苯二异氰酸酯的使用寿命提高了一倍，胶辊的加工性能提高明显，有更宽的操作环境以及更好的机械加工性能。

A Solvent Resistant Polyurethane Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种耐溶剂聚氨酯复合材料及其制备方法
本专利技术属于有机合成物领域，具体涉及一种耐溶剂聚氨酯复合材料及生产工艺。
技术介绍
在彩色钢板硅钢板的生产以及印刷行业普遍使用胶辊进行涂料或油墨的涂覆，普通聚氨酯材料的耐溶剂尤其耐极性溶剂的性能比较差，现有耐溶剂聚氨酯材料以聚己二酸酯，甲苯二异氰酸酯为主，反应有预聚体法与一步法，操作过程都有游离甲苯二异氰酸酯对环境的影响，并且一步法制取的聚氨酯材料力学性能与耐溶剂性能不佳，预聚体法制取聚氨酯过程中，体系粘度较大，反应组分比例较大，给生产操作带来不利的影响。近些年也有以聚己二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)合成工艺，该反应比较剧烈，并且加入的填料有限，只能使用浇注机操作，无法实现手工与反应釜浇注工艺，一定程度上限制了聚氨酯材料在耐溶剂领域的使用。
技术实现思路
针对上述技术的不足之处,本专利技术的主要目的在于提供一种耐溶剂聚氨酯复合材料，本专利技术提供的复合材料成型操作范围宽，可以实现多种浇注方式，可以加入多种填料，耐溶剂聚氨酯复合材料的力学性能、耐溶剂性能优异，能根据不同要求进行机器加工。本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种耐溶剂聚氨酯复合材料，包括甲组分和乙组分，其中以质量份数计甲组分：乙组分＝100：3-580；甲组分包括10-100份的A组分、5-70份的B组分、5-30份的C组分、0.005-0.5份的E组分和0-30份的F组分，乙组分包括以质量百分比计占0-100份的D组分、5-80份的B组分、0.003-0.5份的E组分和0-100份的F组分；A组分为多元醇与苯甲酰氯或磷酸的一种或几种组成的混合物，(A组分中多元醇占A组分的质量百分数99％以上)，B组分为增塑剂，C组分为无机填料，D组分为扩链剂，具体为三羟甲基丙烷、丁二醇、三异丙醇胺的一种或几种混合物，E组分为消泡剂、抗氧剂、催化剂的一种或几种混合物，所述的消泡剂为有机硅类表面活性剂，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂，F组分为多异氰酸酯，所述的多异氰酸酯为液化二苯基甲烷二异氰酸酯。原料组分综合配比以质量分数计如下：本专利技术中的多元醇采用聚己二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，以质量百分比计：聚己二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇的总含量>99％；扩链剂采用三羟甲基丙烷，丁二醇，三异丙醇胺；异氰酸酯采用液化二苯基甲烷二异氰酸酯。甲组分与乙组分混合制成耐溶剂聚氨酯复合材料。耐溶剂聚氨酯复合材料的基本反应机理为：第一步先由多元醇与多异氰酸酯反应生成异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，(n+1)NCO-R1-NCO+nOH-R2-OH-------nNCO-R3-NCO第二步再由聚氨酯预聚物与小分子多元醇或小分子醇胺进行扩炼交联反应，nNCO-R3-NCO+(0.97n)OH-R4-OH---------聚氨酯高分子材料3nNCO-R3-NCO+(1.94n)[R4-(-OH)3]---------聚氨酯高分子材料本专利技术无机填料可以采用分子筛、白炭黑、钛白粉、滑石粉、石英粉中的一种或几种的混合物，催化剂可以采用汞类、铋类及铅类中的一种或几种的混合物，增塑剂使用邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种混合物。为了能简单安全的制得耐溶剂聚氨酯复合材料型胶辊，本专利技术采用的制备工艺，按如下步骤依次进行：(1)将表面处理好的辊芯涂刷好粘合剂，放置在60-150℃的烘箱中，预热1-10小时，温度优选110-120℃，时间优选8小时；(2)将预热好的模芯装配喷涂有脱膜油的钢制模具，装配好放置在烘箱或加热平台，烘箱或加热平台温度控制在60-150℃，温度优选110-120℃；(3).将配制好的甲组分投入反应设备进行真空脱泡，温度控制在60-100℃，温度优选75-80℃；(4)将真空脱泡后的甲组分与乙组分按照比例在反应设备中充分混合，需要二次脱泡时混合后再次进行真空脱泡，反应时间控制在1-60分钟，反应时间优选10-20分钟，反应温度控制在20-100℃，反应温度优选40-45℃；(5)将反应设备中混合好的混合物沿模具内壁缓慢浇注，浇注完毕后放入烘箱或加热平台保温硫化，烘箱或加热平台温度控制在60-150℃，温度优选110-120℃；(6)将成型后的聚氨酯复合材料降温后脱膜，降温至10-100℃，优选30-60℃；(7)将脱膜后的聚氨酯复合材料放入烘箱中进行硫化，烘箱温度控制在60-150℃，温度优选110-120℃，硫化时间控制在8-48小时，优选24小时；(8)根据不同要求对硫化好的聚氨酯复合材料进行后期加工处理，处理后制成耐溶剂聚氨酯复合材料。本专利技术所具有的有益效果为；1.本专利技术采用液化二苯基甲烷二异氰酸酯为异氰酸酯组分得到的聚氨酯弹性体性能优良,回弹性,耐磨性,抗疲劳性,动态力学性能佳；2.本专利技术采用聚乙二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇作为专利技术体系中的多元醇组分得到的聚氨酯弹耐磨性,回弹性,压缩变形以及耐化学药品等的综合性能较优；3.本专利技术在组分中加入了无机填料。无机填料与多元醇等经过充分的混和，无机填料以络合粒子的形式无序的分布在各个分子间，形成了新的化学键，首先起到增强补韧，提高聚氨酯材料的力学性能，减缓了溶剂对高分子链的破坏，其次，由于无机粒子填充了大量的分子空间，阻碍了溶剂进入分子链之间，延缓了溶剂进入分子链间，提高了聚氨酯材料的耐溶剂性能。再次，在有增塑剂的反应体系，无机填料的加入能减少增塑剂的析出。此外,加入无机填料还可以减小耐溶剂聚氨酯复合材料的收缩,降低耐溶剂聚氨酯复合材料的成本；4.本专利技术采用小分子多元醇与小分子醇胺作为扩链交联剂,分子间的交联反应让分子链形成网状结构，增加了交联密度，提高了聚氨酯材料的耐溶剂性能。同时，区别于普通聚氨酯使用的带有苯环的胺类扩链交联剂,在使用过程中更安全,更环保，更经济；5.本专利技术采用液化二苯基甲烷二异氰酸酯常温下是液体，作为异氰酸酯组分比较甲苯二异氰酸酯更加安全环保，比较纯二苯基甲烷二异氰酸酯有更小的粘度与更好的储存稳定性；6.本专利技术的反应体系得到的耐溶剂聚氨酯复合材料在力学性能与耐溶剂方面有了较大的提高，在制取的聚氨酯耐溶剂胶辊，比较甲苯二异氰酸酯的使用寿命提高了一倍，胶辊的加工性能提高明显，比较纯二苯基甲烷二异氰酸酯有更宽的操作环境以及更好的机械加工性能。本专利技术在制造工艺上的有益效果集中表现为以下几个方面：1.本专利技术涉及的化学反应过程可以是一步法，可以是半预聚体法，也可以是预聚体法，无论哪种方法反应过程的粘度都比较小；2.本专利技术涉及的反应环境可以是浇注机浇注，可以是反应釜操作，也可以进行手工操作；3.本专利技术涉及的反应速度可以通过调节催化剂的种类与用量，可以实现快速固化成型，也可以实现缓慢固化成型。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术作进一步阐述，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但其仅是本专利技术的较佳实施方式，不以任何形式限制本专利技术。故凡依本专利技术专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本专利技术专利申请范围内。实施案例11耐溶剂聚氨酯复合材料的配制。1.1甲组分的配制在带有搅拌器的容器中称量A组分中的聚己二酸酯多元醇(重均分子量：2000Mw)300g，A组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，由甲、乙两种组分制备而成，所述的以质量分数计，甲组分：乙组分＝100：3‑580，甲组分包括A组分、B组分、C组分、E组分和F组分，乙组分包括D组分、B组分、E组分和F组分；所述的A组分为多元醇与缓聚剂的混合物，B组分为增塑剂，C组分为无机填料，D组分为扩链剂，E组分为消泡剂、抗氧剂、催化剂类一种或几种的助剂混合物，F组分为多异氰酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，由甲、乙两种组分制备而成，所述的以质量分数计，甲组分：乙组分＝100：3-580，甲组分包括A组分、B组分、C组分、E组分和F组分，乙组分包括D组分、B组分、E组分和F组分；所述的A组分为多元醇与缓聚剂的混合物，B组分为增塑剂，C组分为无机填料，D组分为扩链剂，E组分为消泡剂、抗氧剂、催化剂类一种或几种的助剂混合物，F组分为多异氰酸酯。2.根据权利要求1所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的甲组分中A组分、B组分、C组分、E组分和F组分以质量分数计具体的配比为：A组分：10-100份，B组分：5-70份，C组分：5-30份，E组分：0.005-0.5份，F组分：0-30份，乙组分中B组分、D组分、E组分、F组分以质量分数计具体的配比为：B组分：5-80份，D组分：0-100份的，E组分：0.003-0.5份，F组分：0-100份。3.根据权利要求1所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，A组分中多元醇占A组分的质量百分数99％以上，所述的多元醇为聚己二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇中的一种或者几种的混合物，所述的缓聚剂为苯甲酰氯、磷酸的一种或几种的混合物，所述的D组分扩链剂为三羟甲基丙烷、丁二醇、三异丙醇胺的一种或几种的混合物，E组分中消泡剂为有机硅类表面活性剂，抗氧剂为酚类抗氧剂，各组分以质量分数计，满足以下配比要求：4.根据权利要求3所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的聚己二酸酯多元醇，聚丁二酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇的分子量在1000-3000之间。5.根据权利要求3所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或者两种的混合物。6.根据权利要求3所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的无机填料为分子筛、白炭黑、钛白粉、滑石粉、石英粉中的一种或者几种。7.根据权利要求3所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的催化剂为汞类、铋类及铅类中的一种或者几种。8.根据权利要求3所述的一种耐溶剂聚氨酯复合材料，其特征在于，所述的液化二苯基甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：白绍敏，程立惠，孙奉瑞，王文锐，朱岳，郭秀鹏，张文新，赵廷午，贾林才，
申请(专利权)人：山西科灜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14