一种用于聚氨酯发泡轮胎的自结皮微孔弹性体组合物

摘要

本发明涉及一种用于聚氨酯发泡轮胎的自结皮微孔弹性体组合物。该组合物由 A 组分和 B 组分组成，所述 A 组分含有聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂或 / 和扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂以及发泡剂；所述 B 组分为醇改性异氰酸酯， -NCO 的质量含量在 18.0%～20.0% 之间； A 、 B 组分混合质量比为 100 ： 70～100 ；该组合料制备的微孔弹性体材料具有优异的力学性能，可代替目前常规的聚酯型鞋底原液料制备聚氨酯发泡轮胎。

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体领域，特别涉及一种用于聚氨酯发泡轮胎的微孔聚氨酯弹性体组合物。

背景技术

自结皮微孔聚氨酯弹性体是一种在发泡过程中一次形成表材与泡沫芯材的聚氨酯泡沫弹性体材料。作为一种介于泡沫与弹性体之间的新型材料，其兼具了弹性体良好的机械性能和泡沫材料的舒适性，具有强度高、韧性好、质量轻、压缩应力传递平稳、耐油或耐水以及优异的抗疲劳性能等众多优点，其中优异的缓冲减震作用使其正在逐步取代传统的橡胶材料而被广泛的应用于汽车软性部件，如轮胎的制备。

目前聚氨酯发泡轮胎的制备中B料多是采用聚酯型半预聚体，即市场上常见的聚氨酯鞋底原液料。采用聚酯型B料制备的微孔弹性体材料具有优异的机械力学性能，发泡材料的硬度高，弹性好；但是由于聚合物分子结构中含有大量极性的酯基，在交变应力的作用下，材料的内生热增大，热量大量积聚，容易造成焦心，使产品丧失应用价值；因此，聚酯型的聚氨酯发泡轮胎耐低温性能和动态力学性能相对不是很好。此外，由于聚酯多元醇中的酯基容易水解，在湿热条件下很容易发生分子链断链、分解，因此聚酯型的微孔弹性体材料耐水解性和耐霉菌性不好。

采用聚醚型半预聚体来制备聚氨酯微孔弹性体可有效地解决上述问题。但是采用常规的聚醚型半预聚体制备的聚氨酯微孔弹性体材料力学性能太低，相同密度条件下，表皮硬度也太低，难以达到聚氨酯发泡轮胎的表面硬度和力学性能要求。很多专利都报道了采用新型低不饱和度聚醚多元醇制备的微孔弹性体具有较好的性能，如专利CN1341132A报道的可用于鞋底和鞋底夹层的聚氨酯微孔弹性体，专利CN1320131A制备的聚氨酯微孔弹性体可用于汽车扶手，汽车方向盘、鞋底以及鞋底夹层。CN1986592A报到了一种提高聚醚型聚氨酯微孔弹性体力学性能的方法，但是这些专利所提到的微孔弹性体材料绝大多数仅用于聚氨酯鞋底或鞋垫料，不能用于聚氨酯发泡轮胎的制备。专利CN101857670A将二氧化碳和环氧化物制备的聚碳酸酯多元醇用于微孔弹性体的制备，具有较好的力学性能，但其也仅适用于聚氨酯鞋垫料的制备。可用于聚氨酯轮胎的聚醚型微孔弹性体组合料的文献却鲜有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于聚氨酯发泡轮胎的聚醚型微孔弹性体组合物，该组合物制备的聚氨酯发泡轮胎具有优异的力学性能、良好的回弹性，较高的表皮硬度以及优异的耐水解性和耐霉菌性。

本发明一种用于聚氨酯发泡轮胎的自结皮微孔弹性体组合物，其特征在于：由A组分与B组分组成，其中：

(1) A组分由聚醚多元醇、聚合物多元醇、交联剂或/和扩链剂、泡沫稳定剂、催化剂和发泡剂混合而成，以聚醚多元醇和聚合物多元醇总重量为100%计，聚醚多元醇为60~90%，聚合物多元醇为10~40%，其它组分占聚醚多元醇和聚合物多元醇总重量的百分数分别为：交联剂或/和扩链剂10~25%，泡沫稳定剂0.2~2.5%，催化剂0.03~1.0%，发泡剂0.01~10%；

（2）B组分为醇改性的异氰酸酯，-NCO的质量含量在18.0%~20.0%之间，原料组成为，以重量百分数计：

聚醚多元醇：      20~40%

小分子醇         0-10%

异氰酸酯：    50~70%。

（3）将A组分与B组分按100：70~100的重量比例混合，用于聚氨酯发泡轮胎的制备。

其中优选的技术方案为：

A组分中聚醚多元醇为高伯羟基含量、低不饱和度聚醚多元醇，数均分子量5000~8000，官能度2~3，伯羟基质量含量≥65%，不饱和度≤0.008meq/g。

组分中聚合物多元醇为苯乙烯-丙烯腈接枝改性的聚醚多元醇，优选蓝星东大化工生产的POP36/28、POP93/28、POP40（市售产品）中的一种或多种。

组分中的交联剂可以选择甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、三乙醇胺、二乙醇胺中的一种或一种以上的混合物，扩链剂选择3，3-二氯4，4-二苯基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯二胺、乙二醇、丙二醇、1、4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、1，3-戊二醇中的一种或一种以上的混合物，优选1、4-丁二醇。在A组分中也可以交联剂和扩链剂的组分都同时选择使用，选择所述物质中的一种或一种以上。

组分中的泡沫稳定剂为有机硅表面活性剂，优选美国气体化工产品有限公司DC3043（市售产品）或上海高施米特化工有限公司8444（市售产品）。

组分中的催化剂为有机锡类催化剂和叔胺类催化剂，优选二月桂酸二丁基锡（T-12）,三亚乙基二胺（A-33），双（二甲氨基乙基）醚（A-1），和延迟平衡催化剂（C-225）中的一种或多种。发泡剂为一氟二氯乙烷（HCFC-141B）。

组分中聚醚多元醇采用数均分子量为6000~8000，官能度为3，不饱和度≤0.008meq/g，伯羟基质量含量75%以上的聚醚多元醇。

组分中的小分子醇为1、4-丁二醇、2-甲基1，3-丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、1，3-戊二醇中的一种或一种以上的混合物。优选的用量为B组分原料用量的5%~10%。

组分中的异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯或炭化二亚胺改性的异氰酸酯。

本发明的优点：

用本发明的组合物制备的聚氨酯发泡轮胎具有优异的力学性能、良好的回弹性和较高的表皮硬度。

具体实施方式

实施例1：

分别称取聚醚多元醇（EP-330NG, 山东蓝星东大化学有限公司产品）85kg，聚合物多元醇（POP36/28，山东蓝星东大化学有限公司产品）15kg，1，4-丁二醇12kg，乙二醇7kg，甘油1kg，有机硅匀泡剂8444（上海高施米特化工有限公司产品） 0.2kg，叔胺类和有机锡类催化剂（A-33和T-12）分别为0.20 kg和0.18kg，发泡剂HCFC-141B  12kg，置于反应釜中，于25℃下充分混合均匀后，出料，密封保存。

称取聚醚多元醇（EP-3600, 山东蓝星东大化学有限公司产品）33.45kg，一缩二丙二醇1.76kg置于反应釜中，升温至100~110℃下真空（-0.09MPa）脱水1.5~2小时，然后降温至30~50℃，加入61.62kg 的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)，缓慢升温至80~85℃下保温反应1.5~2小时，加入3.17kg炭化二亚胺改性的MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量19.8%，降温至40℃出料，密封保存。

使用时，将A组份温度维持在25~30℃，B组份温度维持在30~40℃，A、B料按100：90的重量比快速混合均匀，离心浇注至模具既得聚氨酯微孔弹性体轮胎。

实施例2：

分别称取聚醚多元醇（EP-3600, 山东蓝星东大化学有限公司产品）70kg，聚合物多元醇（POP36/28，山东东大化学有限公司产品）30kg，1，4-丁二醇10kg，乙二醇7kg，一缩二丙二醇2kg，甘油1kg，有机硅匀泡剂DC3043（美国气体化工产品有限公司产品）0.2kg，叔胺类和有机锡类催化剂（A-33和T-12）分别为0.3 kg和0.08kg，物理发泡剂HCFC-141B  12kg，置于反应釜中，于25℃下充分混合均匀后，出料，密封保存。

称取聚醚多元醇（EP-3600, 山东蓝星东大化学有限公司产品）33.67kg，一缩二丙二醇2.53kg置于反应釜中，升温至100~110℃下真空（-0.09MPa）脱水1.5~2小时，然后降温至30~50℃，加入60.54kg 的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)，缓慢升温至80~85℃下保温反应1.5~2小时，加入3.26kg炭化二亚胺改性的MDI，搅拌0.5小时，取样检测，-NCO的质量含量19.0%,降温至40℃出料，密封保存。

使用时，将A组份温度维持在25~30℃，B组份温度维持在30~40℃，A、B料按100：90的重量比快速混合均匀，离心浇注至模具既得聚氨酯微孔弹性体轮胎。

对比例1：

A料采用实施例1的配方，B料采用旭川化学鞋底原液料B8090。

对比例2：

A料采用实施例1的配方，B料采用亨斯迈鞋底原液料SUPRASEC2614。

实施例及对比例制品物理性能比较

 实施例1实施例1实施例2对比例1对比例2密度/>³850500500500500邵A硬度8672717365拉伸强度/MPa9.534.554.984.264.03撕裂强度/KN/m39.5620.6521.8516.25 16.56伸长率/>240200225150180

由上表测试数据可以看出，本发明制备的微孔弹性体组合料性能优异，可以取代聚酯型鞋底原液制备聚氨酯微孔弹性体轮胎。

去获取专利，查看全文>