[发明专利]一种高耐磨聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体及其制备方法，特别涉及具有优异的耐磨性能和力学性能的聚氨酯产品。

背景技术

聚氨酯筛板和筛网是矿石筛分的工作面，在运行过程中，物料对筛板和筛网产生滑动摩擦、滚动摩擦、冲击、磨损和腐蚀等作用，工作环境恶劣，筛板和筛网的耐磨性能是影响其使用寿命的重要因素，目前市场上用于聚氨酯筛板和筛网的材料通常为聚酯/甲苯二异氰酸酯(TDI)/4,4′-二氨基-3,3′-二二氯二苯甲烷(MOCA)体系，其磨耗(DIN53516)一般大于50mm³，使用寿命通常为三到六个月。

聚氨酯材料在实际使用中通常是通过更换原料或加入抗磨助剂或填料来改善耐磨性能。胡奉伟，葛铁军.MCDEA对聚氨酯弹性体耐磨性的影响[J].创新沈阳文集，262-266，采用PTMG和TDI-80合成预聚体，分别用MOCA和MCDEA扩链，考察了两种扩链剂对弹性体耐磨性能的影响，相同条件下，MCDEA比MOCA耐磨性好。陶海涛.改性HTBN型聚氨酯弹性体的制备及性能研究[D].齐齐哈尔大学2011，对聚醚型聚氨酯中石墨和二硫化钼加入量对弹性体耐磨性能的影响进行研究，材料的耐磨性能提高不大。刘芳，吴小华，刘安石，等.减磨耐磨聚氨酯复合材料摩擦性能的研究[J].塑料工业，1997(4)：76-78通过在聚醚/TDI预聚体中加入具有减磨功能的添加剂进行物理共混，用MOCA扩链，考察减磨添加剂对材料耐磨性能的影响，结果表明：有机硅和有机蜡类添加剂与胶料相容性较好，能明显改善材料耐磨性能，而含氟材料和无机填料对耐磨性改善不明显，并且与胶料的相容性较差，体系发生明显的相分离。

专利文献CN102264786A公开了一种靴形压带，其包括由含异氰酸酯基团的预聚物和扩链剂共混物制得的聚氨酯聚合物，该预聚物是用对苯二异氰酸酯(PPDI)制备，且该扩链剂共混物包括甲基-双(3-氯-2，6-二乙基-苯胺)(MCDEA)，其使用的原料PPDI价格昂贵。

专利文献CN103254387A公开了一种高耐磨聚氨酯弹性体及其制备方法，该发明通过加入超高分子量的乙烯粉，提高了弹性体的耐磨性和拉伸强度最大27.9，磨耗大于100mm3/1000m。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高耐磨聚氨酯弹性体，该弹性体具有优异的耐磨性能和力学性能。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种高耐磨聚氨酯弹性体材料的制备方法。

本发明的高耐磨聚氨酯弹性体材料由预聚体组分(A组分)和扩链剂组分(B组分)两部分组成：

(1)A组分，以重量份计：

有机减磨剂为有机硅、有机氟或有机蜡类的一种或几种混合物，例如有甲基硅油、氟碳乳液或液体石蜡等。气相白炭黑比表面积为150～380m²/g较好，例如EVONIK的A200、A380等。

其中聚酯或聚醚多元醇优选聚酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇(PTMG)、聚碳酸酯二元醇(PCD)或其组合。聚酯二元醇优选数均分子量为1000-3000的聚己二酸系聚酯二元醇、聚己内酯二元醇(PCL)。聚四氢呋喃二元醇(PTMG)优选数均分子量1000-3000。

软化剂为邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、二乙二醇二苯甲酸酯(DEG)、二丙二醇二苯甲酸酯(DPG)等中的一种或几种掺混。

(2)B组分为混合二胺类扩链剂，由甲基-双(3-氯-2，6-二乙基-苯胺)(MCDEA)和其他二胺类扩链剂混合物组成，其中MCDEA与其他二胺扩链剂的摩尔比优选为0.5～1.5∶1，其他二胺扩链剂可选用4，4’-二氨基-3，3’-二氯二苯甲烷(MOCA)、3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)或二乙基甲苯二胺(DETDA)等一种或几种的混合物。

本发明的高耐磨聚氨酯弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)A组分的制备：将聚酯或聚醚多元醇、软化剂、有机减磨剂和气相白炭黑，按计量加入反应器搅拌，混合0.5～1h，通过球磨机进行二次混合分散后，加入反应器，料温升至120～130℃，真空脱水2～3h，降温后加入TDI，反应温度控制在75～95℃，反应时间为1.5～2h，真空脱泡，降温出料，密封保存；

(2)B组分的制备：分别将不同的胺类扩链剂加热融化后，按照相应的摩尔比混合均匀后备用；