[发明专利]聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及高回弹、高耐磨聚氨酯弹性体材料，特别涉及一种聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体及其浇注成型后作为脚轮的应用。

背景技术

聚氨酯材料和其他弹性材料相比硬度范围宽，在耐磨性、弹性和力学性能等方面具有较好的综合性能，因此溜冰鞋轮、滑板轮以及工业、医疗用脚轮中的弹性材料多采用聚氨酯材料。脚轮根据其使用状态主要可分为高速轮和中低速轮，其中高速轮一方面要求轮子具有较高的硬度(硬度大于邵氏85A)，以使滚动阻力较小，高速滚动时内生热小，另一方面还要求弹性材料具有较好的回弹性(回弹率大于70%)，这可以使轮子在使用过程中避免由于过热而发生变性甚至熔化，而且现实中又需要材料耐磨，以保证足够的使用寿命。因此在高端的高速脚轮材料上，既要求聚氨酯材料具有高回弹性，又要求其具有很优异的耐磨性，还需要在制造成本上具有一定的优势。因此开发高回弹、高耐磨而且具备一定价格优势的聚氨酯弹性体材料已经成为当务之急。

基于上述需求，中国专利CN 101165095A公布了一种“浇注型聚氨酯弹性体组合物”，用聚环氧丙烷醚多元醇(PPG)和TDI组成预聚物，由3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)或3,5-二甲硫基甲苯二胺(E-300)为扩链剂，制备了浇注型聚氨酯弹性体制品，回弹率小于50%，硬度为80-90A。该方案采用PPG+TDI体系为预聚物，用MOCA、E100或E300为扩链剂制备中低回弹脚轮材料，由于MOCA/E-300与聚醚多元醇的相容性实现了工艺可操作性，但是回弹性和耐磨性不足。另一中国专利申请CN101348557A公布了一种“耐磨性增强的浇注型聚氨酯弹性体组合物”，用聚酯多元醇和MDI/TDI组成预聚物，与MOCA体系固化制得了聚酯型聚氨酯弹性体脚轮材料，虽然实现了一定的耐磨性，但是回弹始终在60%以下，该方案用聚酯型多元醇可以提升聚氨酯弹性体材料的耐磨，是由于聚酯链段相对于聚醚具有更大的内聚能密度，但是聚酯型聚氨酯材料依旧无法实现高回弹。

专利CN 101633717A公布了一种高硬度高回弹聚氨酯弹性体材料，用PTMEG和MDI组成预聚物，同时用PTMEG和BDO组成多元醇来制备聚氨酯弹性体脚轮，实现了高回弹(回弹>70%)和高硬度(硬度>85A)，但是耐磨性能没有聚酯型好。

专利CN102079806A公布了一种有机硅改性聚氨酯弹性体组合物，使用二羟基聚二甲基硅烷改性聚氨酯弹性体材料，由聚丁二烯醚二醇实现了高弹性，二羟基聚二甲基硅烷实现了耐磨性，而且材料的耐湿性和耐候性有很大程度的提升。该方案采用耐磨改性剂实现耐磨性能的提升，而耐磨改性剂一般以反应型有机硅改性材料为主，而且必须具有一定的添加量，但是反应型有机硅材料高昂的价格加上提升幅度的有限性严重限制了其应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高回弹、高耐磨的聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体及其浇注成型后作为脚轮的应用，以解决现有技术中聚氨酯脚轮材料存在的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体，该弹性体由异氰酸酯组分和多元醇组分在60-100℃下以100/60-80的重量比混合，浇入80-100℃的模具内，硫化30-60min后得到，其中：

异氰酸组分为采用0-30%wt的苯酐聚酯多元醇（PAPE）和70-100%wt的聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）掺混后与二异氰酸酯或其衍生物反应生成的预聚物，所述预聚物中异氰酸含量为8-20%wt；

多元醇组分主要包括67-87%wt的聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）和10-30%wt的小分子二元醇，以及适量功能助剂和耐磨助剂。具体地，异氰酸酯组分和多元醇组分可通过灌注机混合，此外也可通过其他方式或机器混合。功能助剂和耐磨助剂的具体含量可有本领域技术人员根据常识和简单实验选取，此处不做详述。

通过本发明的以上方案，得到的聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体的硬度为75-95A，回弹率大于70%，拉伸强度大于30MPa，撕裂强度大于100KN/m，磨耗小于20mm³，实现了高耐磨和高回弹的统一。

在本发明的优选实施方式中，上述的聚醚/苯酐混合浇注型聚氨酯弹性体中，异氰酸酯组分和多元醇组分的配比满足以下条件， 

0.90≤R≤1.10