聚氨酯樹脂及在制備高硬度高透明打印機刮刀片中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚氨酯樹脂及在制備高硬度高透明打印機刮刀片中的應用，所述聚氨酯樹脂，其特征在于，包含聚氨酯樹脂A組分和聚氨酯樹脂B組分，所述聚氨酯樹脂A組分由如下重量份數的組分組成：聚酯多元醇100份，擴鏈交聯劑10～20份，消泡劑0.5～2.0份，抗靜電劑0.5～2.0份，抗老劑0.5～2.0份，催化劑0.1～1.0份。采用本發明的聚氨酯樹脂制成的刮刀片具有高硬度、高回彈性、高透明和抗靜電等特點，延長了打印機刮刀片的使用壽命。
【專利說明】聚氨酯樹脂及在制備高硬度高透明打印機刮刀片中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚氨酯樹脂及其應用。
【背景技術】
[0002]在打印或復印過程中，通過清潔刮片與感光鼓在預定壓力下保持接觸以除去感光器上殘留的墨跡，從而保證影印文件的清晰。鼓硒刮板用材料要求具有較好的力學性能、抗靜電性能、較低的彈性形變和高透明度，聚氨酯彈性體具有良好的拉伸強度、撕裂強度和斷裂伸長率，同時可制成高透明高彈性材料，是理想的硒鼓刮刀用材料。
[0003]賈林才等在《聚氨酯工業》2009年第24卷第2期21~24頁發表的論文中公布了用預聚體法和半預聚體法合成復印機清潔刮片用聚氨酯彈性體，研究了兩種工藝法對刮片的硬度、沖擊回彈性等機械性能和動態力學性能的影響。但聚氨酯彈性體作為一種絕緣材料，表面經多次摩擦易產生靜電危害，輕則表面易吸附灰塵，重則產生靜電火花，甚至引起火災。清潔刮片與感光鼓長期接觸因摩擦產生靜電，導致刮片沾有墨粉污染文件。因此，聚氨酯清潔刮片不僅需要滿足各項力學性能要求，同時要具有抗靜電性。
[0004]張金翠等在《聚氨酯工業》2012年第27卷第I期23~26頁發表的論文中公布了采用低聚物多元醇和二異氰酸酯合成預聚體，以3，5- 二甲硫基甲苯為擴鏈劑，加入內摻型抗靜電劑制備磁鼓刮板用聚氨酯彈性體的方法。但是其所用的二異氰酸酯原料為甲苯二異氰酸酯(TD1-100)具有強烈的刺激性氣味，毒性大，生產操作者若長期接觸可能引起慢性支氣管炎等，不符合安全環保的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種聚氨酯樹脂及在制備高硬度高透明打印機刮刀片中的應用，以克服現有技術存在的上述缺陷。
[0006]本發明所述的聚氨酯樹脂，包含聚氨酯樹脂A組分和聚氨酯樹脂B組分；
[0007]所述聚氨酯樹脂A組分由如下重量份數的組分組成:
[0008]
聚酯多元醇100份
[0009]
擴鏈交聯劑IO~20份
消泡劑0.5~2.0份
抗靜電劑0.5~2.0份
抗老劑0.5~2.0份
催化劑0.1~1.0份[0010]所述的聚酯多元醇為二元醇和二元酸在催化劑鈦酸四異丙酯存在下的反應產物，羥值為112.2~37.4mgK0H/g，重均分子量為1000~3000 ；
[0011]所述的二元醇為乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一種或以上；
[0012]所述的二元酸為己二酸或丁二酸；[0013]所述的擴鏈交聯劑為擴鏈劑1，4- 丁二醇、1，3-丙二醇和交聯劑三羥甲基丙烷的混合物，(1，4- 丁二醇與1，3丙二醇混合物):三羥甲基丙烷為3:1~5:1 ;
[0014]所述的抗靜電劑為季銨鹽類抗靜電劑；
[0015]所述的消泡劑為十四酸異丙酯或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸酯(TXIB);
[0016]所述的抗老劑為UV-531、UV-320、UV-770中的一種或一種以上；
[0017]所述的催化劑為有機鋅和有機鉍的復合催化劑，可采用商業化的產品；
[0018]所述聚酯多元醇的制備方法，包括如下步驟:
[0019]將二元醇和二元酸在氮氣保護和催化劑鈦酸四異丙酯存在下，在140~180°C進行酯化反應，同時蒸餾除去生成的水，然后在200~220°C，進行縮聚反應，同時蒸餾除去生成的水，反應至所獲得的聚酯多元醇的羥值為112.2~37.4mgK0H/g,重均分子量為1000~3000 ；
[0020]各個組分的重量份數如下:
[0021]
二元醇100份
二元酸100~200份
[0022]
鈦酸四異丙酯0.020~0.030
優選的，各個組分的重量份數如下:
二元醇100份
二元酸120~170份
鈦酸四異丙酯0.025~0.030份
[0023]將所述的聚酯多元醇、催化劑、擴鏈交聯劑、抗老劑、消泡劑和抗靜電劑混合，即可獲得聚氨酯樹脂A組分；
[0024]所述的聚氨酯樹脂B組分為所述聚酯多元醇與二異氰酸酯的反應產物；
[0025]重量份數為:
[0026]二異氰酸酯100份，聚酯多元醇40~100份；優選的60~80份；
[0027]所述的二異氰酸酯為4，4' -二甲苯甲烷二異氰酸酯MDI ；
[0028]所述的聚酯多元醇為二元醇和二元酸，在催化劑鈦酸四異丙酯存在下的反應產物，羥值為224.4~56.lmgKOH/g，重均分子量為500~2000 ；
[0029]聚氨酯樹脂B組分的制備方法，包括如下步驟:
[0030]將所述的聚酯多元醇與二異氰酸酯混合反應，反應溫度為40°C~90°C，優選60~70°C，反應時間為2~8小時，優選3~4小時，即可得到所述聚氨酯樹脂B組分；
[0031]所述聚氨酯樹脂A組分與所述聚氨酯樹脂B組分的用量為:
[0032]A組分的活潑氫摩爾數與B組分的異氰酸酯基團的摩爾數之比為100: 110 ；
[0033]所述聚氨酯樹脂，可以用于制備高硬度高透明打印機刮刀片，制備方法包括如下步驟:將所述的聚氨酯樹脂A組分與所述的聚氨酯樹脂B組分混合，混合溫度為30°C~80°C，澆注至100~120°C模具中，在100~120°C的平板硫化機中固化成型20~60min，成型脫模后，放置90~110°C的烘箱后硫化8~24h，即可獲得高硬度高透明打印機刮刀片。
[0034]本發明的有益效果是: [0035]采用本發明方法制備的聚氨酯樹脂用于制備打印機刮刀片，其制成的刮刀片具有高硬度、高回彈性、高透明和抗靜電等特點，延長了打印機刮刀片的使用壽命。杜絕了使用過程中所產生的靜電隱患，同時，所采用的原料及其合成樹脂達到國際安全標準的要求，是真正的環保型透明刮片。
[0036]具體實施方法
[0037]下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件和要求做一些非本質的改進和調整。
[0038]實施例1
[0039]在配有蒸餾塔和回流液接收器的可加熱反應釜中，加入11.73kg的己二酸，依次加入2.99kg的乙二醇和4.78kg的1，4- 丁二醇，打開攪拌裝置和氮氣氣氛保護裝置后升溫至140°C，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。再添加1.94g的催化劑鈦酸四異丙酯TIPT，降低壓力至12.5±2.5mbar,升高溫度至220°C左右，繼續縮聚反應，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。測定反應容器內混合物的羥值和酸值，當羥值為56.lmgKOH/g，且酸值達到
0.4mgK0H/g左右時(即重均分子量達到2000左右)，冷卻反應容器，使溫度降低至室溫，終止反應，得到聚酯多元醇I。
[0040]實施例2
[0041]在配有蒸餾塔和回流液接收器的可加熱反應釜中，加入11.52kg的己二酸，依次加入3.99kg的乙二醇和3.99kg的1，4- 丁二醇，打開攪拌裝置和氮氣氣氛保護裝置后升溫至140°C，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。再添加2.23g的催化劑鈦酸四異丙酯TIPT，降低壓力至12.5±2.5mbar,升高溫度至220°C左右，繼續縮聚反應，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。測定反應容器內混合物的羥值和酸值，當羥值為112.2mgK0H/g，且酸值達到0.4mgK0H/g左右時(即重均分子量達到1000左右)，冷卻反應容器，使溫度降低至室溫，終止反應，得到聚酯多元醇2。
[0042]實施例3
[0043]在配有蒸餾塔和回流液接收器的可加熱反應釜中，加入12.36kg的己二酸，依次加入4.76kg的乙二醇和2.38kg的1，4- 丁二醇，打開攪拌裝置和氮氣氣氛保護裝置后升溫至140°C，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。再添加2.14g的催化劑鈦酸四異丙酯TIPT，降低壓力至12.5±2.5mbar,升高溫度至220°C左右，繼續縮聚反應，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。測定反應容器內混合物的羥值和酸值，當羥值為37.4mgK0H/g,且酸值達到
0.4mgK0H/g左右時(即重均分子量達到3000左右)，冷卻反應容器，使溫度降低至室溫，終止反應，得到聚酯多元醇3。
[0044]實施例4
[0045]在配有蒸餾塔和回流液接收器的可加熱反應釜中，加入10.88kg的己二酸，依次加入5.17kg的乙二醇和3.45kg的1，4-丁二醇，打開攪拌裝置和氮氣氣氛保護裝置后升溫至140°C，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。再添加2.41g的催化劑鈦酸四異丙酯TIPT，降低壓力至12.5±2.5mbar,升高溫度至220°C左右，繼續縮聚反應，反應過程中通過蒸餾除去生成物水。測定反應容器內混合物的羥值和酸值，當羥值為224.4mgK0H/g,且酸值達到
0.4mgK0H/g左右時(即重均分子量達到500左右)，冷卻反應容器，使溫度降低至室溫，終止反應，得到聚酯多元醇4。
[0046]實施例5~10
[0047]按照表1所列舉的聚氨酯A組分各原料添加量的數據，準確稱取各原料，并投入反應釜中，在45°C下混合3小時后出料，密封保存，得到聚氨酯樹脂A組分；
[0048]按照表1所列舉的聚氨酯B組分各原料添加量的數據，準確稱取各原料，并投入反應釜中，實施例5~7在60°C條件下反應4小時，實施例8~10在70°C條件下反應3小時，真空脫除氣泡后降低溫度至40°C，取樣分析游離-NCO含量，密封保存以備用，得到聚氨酯樹脂B組分；
[0049]控制表1所列舉的實施例5~6的A組分和B組分的溫度均為30°C，實施例7~8的A組分和B組分的溫度均為50°C，實施`例9~10的A組分和B組分的溫度均為80°C，調整A組分和B組分的用量，使A組分的活潑氫摩爾數與B組分的-NCO的摩爾數之比為100: 110，將兩組分混合后，將實施例5~6中混合后的兩組分澆注至100°C模具中，在100°C的平板硫化機中固化成型60min，將實施例7~8中混合后的兩組分澆注至110°C模具中，在110°C的平板硫化機中固化成型40min，實施例9~10中混合后的兩組分澆注至120°C模具中，在120°C的平板硫化機中固化成型20min，成型脫模后，實施例5~6在90°C的烘箱中后硫化24h，實施例7~8在100°C的烘箱中后硫化16h，實施例9~10在110°C的烘箱中后硫化8h，獲得高硬度高透明打印機刮刀片。
[0050]表1
[0051]
【權利要求】
1.聚氨酯樹脂，其特征在于，包含聚氨酯樹脂A組分和聚氨酯樹脂B組分； 所述聚氨酯樹脂A組分由如下重量份數的組分組成:
聚酯多元醇100份
擴鏈交聯劑10~20份
消泡劑 0.5~2.0份抗靜電劑0.5~2.0份抗老劑0.5~2.0份催化劑0.1~1.0份 所述的聚氨酯樹脂B組分為所述聚酯多元醇與二異氰酸酯的反應產物。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚酯多元醇為二元醇和二元酸，在催化劑鈦酸四異丙酯存在下的反應產物，羥值為112.2~37.4mgK0H/g，重均分子量為1000~3000。
3.根據權利要求1所述的聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的二元醇為乙二醇、1，4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一種或以上； 所述的二元酸為己二酸或丁二酸； 所述的擴鏈交聯劑 為擴鏈劑1，4- 丁二醇、1，3-丙二醇和交聯劑三羥甲基丙烷的混合物，(I, 4- 丁二醇與1，3丙二醇混合物):三羥甲基丙烷為3:1~5:1 ; 所述的抗靜電劑為季銨鹽類抗靜電劑； 所述的消泡劑為十四酸異丙酯或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸酯(TXIB)； 所述的抗老劑為UV-531、UV-320、UV-770中的一種或以上； 所述的催化劑為有機鋅和有機鉍的復合催化劑。
4.根據權利要求1所述的聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚氨酯樹脂B組分為所述聚酯多元醇與二異氰酸酯的反應產物，重量份數為:二異氰酸酯100份；聚酯多元醇40~100份；優選的60~80份。
5.根據權利要求4所述的聚氨酯樹脂，其特征在于，所述的聚氨酯樹脂B組分為所述聚酯多元醇與二異氰酸酯的反應產物，所述的二異氰酸酯為4，4' -二甲苯甲烷二異氰酸酯MDI ;所述的聚酯多元醇為二元醇和二元酸在催化劑鈦酸四異丙酯存在下的反應產物，羥值為224.4~56.lmgKOH/g，重均分子量為500~2000。
6.根據權利要求1~5任一項所述的聚氨酯樹脂，其特征在于，所述聚氨酯樹脂A組分與所述聚氨酯樹脂B組分的用量為:A組分的活潑氫摩爾數與B組分的異氰酸酯基團的摩爾數之比為100: 110。
7.根據權利要求1~6任一項所述的聚氨酯樹脂的應用，其特征在于，用于制備高硬度高透明打印機刮刀片。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，包括如下步驟:將所述的聚氨酯樹脂A組分與所述的聚氨酯樹脂B組分混合，澆注模具中，在硫化機中固化成型，成型脫模后，放置烘箱后硫化，即可獲得高硬度高透明打印機刮刀片。
9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，混合溫度為30°C~80°C，澆注至100~120°C模具中，在100~120°C的平板硫化機中固化成型20~60min，成型脫模后，放置90~110°C的烘箱后硫化8~ 24h。
【文檔編號】C08G63/85GK103665318SQ201310706294
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】杜春毅, 溫文憲, 章芬成, 金美金, 林劍, 蔡萬東 申請人:浙江華峰新材料股份有限公司