聚氨酯襯板及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種聚氨酯襯板及其制備方法，屬于設備耐磨保護領域，由按重量比為100:8～12的預聚體和含醚鍵固化劑組成；其中，預聚體由下列重量份數的原料組成：多元醇100份，異氰酸酯35～50份，碳化硅顆粒5份～10份，有機錫催化劑0.3份～0.8份，偶聯劑為0.04～0.15份。本發明提高聚氨酯彈性體結構強度，降低其水解性；有效提高產品耐磨性；降低了醚鍵的柔順性并使其剛性化，保證彈性體各種物理、機械性能的同時，提高聚氨酯襯板的耐水解穩定性和強度，防止沖擊變形，結構更穩固；安裝、拆卸工藝簡便，降低設備內襯處理工作強度，更換方便，減少設備停機檢修時間，降低了設備生產投資成本，提高了生產效率。
【專利說明】聚氨酯襯板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚氨酯襯板及其制備方法，屬于設備耐磨保護領域。
【背景技術】
[0002]各種機械設備、儀器儀表中的金屬零件在使用過程中往往首先從表面發生破壞和失效，產品在惡劣的工礦下長期穩定運轉，必然對其表面的強度、耐磨性等提出更高的要求。目前工程機械及物料輸送行業中，耐磨內襯常用的材料有耐磨金屬、陶瓷、耐磨橡膠等。耐磨金屬襯板比重大，設備負荷高，安裝更換復雜，且只能用于研磨、輸送不怕鐵質污染的物料；陶瓷襯板一般價格偏高，使用中一旦局部出現破損，必須全部更換，材料有效利用率低，使用壽命短。并且耐磨內襯一般使用粘結的方法，內襯處理效率低，膠黏劑不適用于高溫環境，限制了陶瓷的使用領域范圍；耐磨橡膠具有良好減震降噪效果，但存在易老化、抗撕裂性差等缺點，尤其在高速硬質物料的沖擊下，作業溫度升高，具有磨損速度大大加快的缺點。
[0003]聚氨酯是一種介于橡膠和塑料之間的高分子材料，它不僅具有一定彈性，還有很好的耐磨性、耐溫和抗撕裂性能。但是目前所用聚氨酯襯板耐水解穩定性較差，強度較低，且多為螺栓連接，澆注時需預埋螺栓用于設備內襯連接，制作及安裝工藝復雜。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種聚氨酯襯板及其制備方法，在提高聚氨酯彈性體結構強度的同時，降低其水解性；有效提高產品耐磨性；降低了醚鍵的柔順性并使其剛性化，保證彈性體各種物理、機械性能的同時，提高聚氨酯襯板的耐水解穩定性和強度，防止沖擊變形，結構更穩固；安裝、拆卸工藝簡便，降低設備內襯處理工作強度，更換方便，減少設備停機檢修時間，大大降低了設備生產投資成本，提高了生產效率。
[0005]本發明聚氨酯襯板，由按重量比為100:8~12的預聚體和含醚鍵固化劑組成；其中，預聚體由下列重量份數的原料組成:
[0006]多元醇100份，異氰酸酯35~50份，碳化硅顆粒5份~10份，有機錫催化劑0.3份~0.8份，偶聯劑為0.04~0.15份。
[0007]多元醇為聚酯多元醇。
[0008]優選聚己內酯多元醇，數均分子量為1000~4000。
[0009]異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯；偶聯劑采用鈦酸酯；含醚鍵二胺類固化劑是在含醚鍵固化劑中引入芳香基。
[0010]所述含醚鍵二胺類固化劑為2，2-二 [4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-丙烷。
[0011]所述的碳化硅顆粒是經水洗晾干，使用4%~6%濃度的Y -氨丙基三乙氧基硅烷水溶液進行表面處理的，碳化硅顆粒的粒度為100~200目。使得碳化硅顆粒能夠均勻彌散分布于襯板內部。
[0012]有機錫催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫中的一種或幾種。[0013]聚氨酯襯板的制備方法，步驟如下:
[0014](I)將聚酯多元醇、碳化硅顆粒、偶聯劑、有機錫催化劑攪拌混合，分散均勻后置于反應釜內加熱，調整反應釜內壓力達到-0.08~-0.1MPa，保持溫度和壓力攪拌2~3h，之后在氮氣保護條件下加入異氰酸酯，反應2~4h小時取出物料，得到改性后的聚氨酯預聚體；
[0015](2)將改性后的聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑在轉速為5000~6000rpm攪拌速度下混合IOs以上，得到混合均勻的物料；
[0016](3)將強磁鐵均勻排布于澆注模具底部，然后將切割好的增強體放置于強磁鐵上部后，對模具進行加熱，再將物料注入模具中進行澆注，將澆注好的物料經過固化與脫模、后熟化得到聚氨酯襯板成品。
[0017]改性后的聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑按質量比100:8~12。
[0018]步驟(3)中，模具經過澆注平臺加熱，加熱后的溫度為120~130°C。
[0019]增強體為鋼板或碳纖維中的一種或兩種復合利用。
[0020]強磁鐵，形狀為方形或半圓形。
[0021 ] 每一放置處為兩塊磁鐵復合使用。
[0022]固化與脫模為將澆注好的物料連同模具一同放入105-115 °C的烘箱內固化20-30min,然后脫模，得到聚氨酯襯板制品；
[0023]后熟化為將聚氨 酯襯板制品放置于烘箱內，95~105°C條件下保溫20~30h，得到聚氨酯襯板成品。
[0024]本發明采用聚酯類多元醇為原料，在提高聚氨酯彈性體強度的同時，降低其水解性；引入使用Y-氨丙基三乙氧基硅烷表面處理后的碳化硅顆粒，均勻彌散分布在襯板內，與聚氨酯之間的界面結合形式為化學鍵結合與機械結合共存，結合強度高，增強襯板耐磨性；提高產品耐磨性；同時在含醚鍵固化劑中引入具有位阻效應的芳香基，降低了醚鍵的柔順性并使其剛性化，從而在保證彈性體各種物理、機械性能的同時，提高了聚氨酯襯板的耐水解穩定性和強度。
[0025]襯板內增強體增加了材料結構強度，防止沖擊變形；襯板表面內嵌強磁鐵，特殊的磁鐵排布方式使各鑲嵌點之間的磁性相互排斥，磁鐵排布位置更加穩固，易于澆注工序的進行，且底部內嵌強磁鐵使襯板安裝、拆卸簡便，有效降低內襯處理工作強度，停機檢修更換方便、效率高。
[0026]本發明聚氨酯襯板的制備方法，具體步驟如下:
[0027]I)預聚體的制備:將配比的聚酯多元醇、碳化硅顆粒、偶聯劑、有機錫催化劑以轉速5000~6000rpm攪拌混合，分散均勻后置于反應釜內加熱至90~120°C，調整反應釜內壓力達到-0.08~-0.1MPa，保持溫度和壓力攪拌2~3h，之后在氮氣保護條件下加入異氰酸酯，反應2~4h小時取出物料，得到改性后的聚氨酯預聚體；
[0028]2)混合:將改性后的聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑按質量比100:8~12，在轉速為5000~6000rpm攪拌速度下混合IOs以上，得到混合均勻的物料；
[0029]3)強磁鐵及增強體處理:將強磁鐵均勻排布于澆注模具底部，然后將切割好的增強體放置于強磁鐵上部；
[0030]4)澆注:將步驟2)所得物料注入步驟3)所得溫度為120~130°C的模具中進行澆注；
[0031]5)固化與脫模:將澆注好的物料連同模具一同放入105~115°C的烘箱內固化20~30min，然后脫模，得到聚氨酯襯板制品；
[0032]6)后熟化:將聚氣酷襯板制品于95~105 C溫度下保溫20~30h,得到聚氣酷襯板成品。
[0033]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0034]本發明在提高聚氨酯彈性體強度的同時，降低其水解性；有效提高產品耐磨性；降低了醚鍵的柔順性并使其剛性化，在保證彈性體各種物理、機械性能的同時，提高了聚氨酯襯板的耐水解穩定性和強度。防止沖擊變形，結構更穩固，有利于澆注工序的進行；安裝、拆卸簡便，降低了設備襯板安裝工作強度，使之更換維修操作方便，減少設備停機檢修時間，大大降低了設備生產投資成本，提高了生產效率。特別是在濕熱環境中具有耐磨、耐沖擊、耐水解穩定等方面的綜合性能都有所提高，用于材料表面改性領域。
【具體實施方式】
[0035]下面結合實施例對本發明做進一步說明。
[0036]實施例1
[0037]在1.5L反應釜中，將使用Y-氨丙基三乙氧基硅烷處理后的IOg碳化硅顆粒(200目)、0.08g鈦酸酯偶聯劑、0.6g辛酸亞錫，加入到200g數均分子量為1000的聚己內酯多元醇中，以轉速5000rpm攪拌分散均勻后投入反應釜，升溫至90°C，真空度達到-0.08MPa，保持溫度和壓力攪拌2h，在氮氣保護下加入二苯基甲烷二異氰酸酯80g，反應2h后得到改性后的聚酯型聚氨酯預聚體；
[0038]將切割好的鋼板及強磁鐵按次序均勻排布于澆注模具內部，強磁鐵形狀為方形，每一放置處兩塊磁鐵復合使用；
[0039]上述改性后的聚酯型聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑2，2-二 [4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-丙烷按照質量比100: 8，在轉速為5000rpm攪拌速度下混合18s得到混合均勻的物料；物料注入125°C的模具中，于105°C烘箱中固化20min后脫模，再放入95°C的烘箱中熟化20h得到聚氨酯襯板。
[0040]實施例2
[0041]在1.5L反應釜中，將使用Y-氨丙基三乙氧基硅烷處理后的16g碳化硅顆粒(180目)、0.16g鈦酸酯偶聯劑、1.0g 二月桂酸二丁基錫，加入到200g數均分子量為4000的聚己內酯多元醇中，以轉速5600rpm攪拌分散均勻后投入反應釜，升溫至100°C，真空度達到-0.09MPa，保持溫度和壓力攪拌2.5h，在氮氣保護下加入二苯基甲烷二異氰酸酯100g，反應3h后得到改性后的聚酯型聚氨酯預聚體；
[0042] 將下料切割好的碳纖維及強磁鐵按次序均勻排布與澆注模具內部，強磁鐵，形狀為半圓形，每一放置處兩塊磁鐵復合使用；
[0043]上述改性后聚酯型聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑2，2- 二 [4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-丙烷按照質量比100:10，在轉速為5500rpm攪拌速度下混合15s得到混合均勻的物料；物料注入120°C的模具中，與115°C烘箱中固化30min后脫模，再放入100°C的烘箱中熟化30h得到聚氨酯襯板。[0044]實施例3
[0045]在1.5L反應釜中，將使用Y-氨丙基三乙氧基硅烷處理后的20g碳化硅顆粒(100目)、0.3g鈦酸酯偶聯劑、1.6g辛酸亞錫，加入到200g數均分子量為2000的聚己內酯多元醇中，以轉速6000rpm攪拌分散均勻后投入反應釜，升溫至120°C，真空度達到-0.1MPa，保持溫度和壓力攪拌3h，在氮氣保護下加入二苯基甲烷二異氰酸酯75g，反應4h后得到改性后的聚酯型聚氨酯預聚體；
[0046]將下料切割好的碳纖維、鋼板及強磁鐵按次序均勻排布與澆注模具內部；強磁鐵，形狀為方形，每一放置處兩塊磁鐵復合使用；
[0047]上述改性后聚酯型聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑2，2-二 [4-(4-氨基苯氧基)-苯基]-丙烷按照質量比100:12，在轉速為6000rpm攪拌速度下混合12s得到混合均勻的物料；物料注入130°C的模具中 ，與115°C的烘箱中固化25min后脫模，再放入105°C的烘箱中熟化28h得到聚氨酯襯板。
【權利要求】
1.一種聚氨酯襯板，其特征在于，由按重量比為100:8~12的預聚體和含醚鍵固化劑組成；其中，預聚體由下列重量份數的原料組成: 多元醇100份，異氰酸酯35~50份，碳化硅顆粒5份~10份，有機錫催化劑0.3份~0.8份，偶聯劑為0.04~0.15份。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯襯板，其特征在于，多元醇為聚酯多元醇；異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯；偶聯劑采用鈦酸酯；含醚鍵二胺類固化劑是在含醚鍵固化劑中引入芳香基。
3.根據權利要求2所述的聚氨酯襯板，其特征在于，含醚鍵二胺類固化劑為2，2-二[4- (4-氨基苯氧基)- 苯基]-丙烷。
4.根據權利要求1所述的聚氨酯襯板，其特征在于，有機錫催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的聚氨酯襯板，其特征在于，碳化硅顆粒是經過水洗晾干，經過4~6%wt濃度的Y -氨丙基三乙氧基硅烷水溶液表面處理，碳化硅顆粒的粒度為100~200目。
6.一種權利要求1所述的聚氨酯襯板的制備方法，其特征在于，步驟如下: (1)將聚酯多元醇、碳化硅顆粒、偶聯劑、有機錫催化劑以轉速5000~6000rpm攪拌混合，分散均勻后置于反應釜內加熱至90~120°C，調整反應釜內壓力達到-0.08~-0.1MPa,保持溫度和壓力攪拌2~3h，之后在氮氣保護條件下加入異氰酸酯，反應2~4h小時取出物料，得到改性后的聚氨酯預聚體； (2)將改性后的聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑在轉速為5000~6000rpm攪拌速度下混合IOs以上，得到混合均勻的物料； (3)將強磁鐵均勻排布于澆注模具底部，然后將切割好的增強體放置于強磁鐵上部后對模具進行加熱，再將物料注入模具中進行澆注，將澆注好的物料經過固化與脫模，后熟化得到聚氨酯襯板成品。
7.根據權利要求6所述的聚氨酯襯板的制備方法，其特征在于，改性后的聚氨酯預聚體與含醚鍵二胺類固化劑按質量比100:8~12。
8.根據權利要求6所述的聚氨酯襯板的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，模具經過澆注平臺加熱，加熱后的溫度為120~130°C。
9.根據權利要求6所述的聚氨酯襯板的制備方法，其特征在于，增強體為鋼板或碳纖維中的一種或兩種復合利用。
10.根據權利要求6所述的聚氨酯襯板的制備方法，其特征在于，強磁鐵的形狀為方形或半圓形。
【文檔編號】C08G18/66GK103709728SQ201310699830
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】陳兵, 唐琳琳, 王盟 申請人:山東博潤工業技術股份有限公司