高硬度自润滑聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体及其制备方法，其特征在于，它包含以下重量份计的组分：聚氨酯半预聚体100份；含活性氢聚合物30‑100份；所述聚氨酯半预聚体中游离异氰酸酯的含量为9‑16wt％；含活性氢聚合物中水含量小于0.05wt％。本发明专利技术的高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其硬度可高达65D，力学强度高，耐磨性优异，摩擦系数极低，可以控制到0.050左右，且动静摩擦系数差异极小，从而可以广泛应用到需要减小磨损降低摩擦系数的领域，尤其是密封件中的应用。

Self lubricating polyurethane elastomer with high hardness and preparation method thereof

The invention discloses a high hardness self-lubricating polyurethane elastomer and its preparing method, characterized in that it comprises the following components: the weight of the polyurethane semi prepolymer 100; active hydrogen containing polymer 30 100; the content of polyurethane prepolymer in semi free isocyanate was 9 16wt%; water content of active hydrogen containing polymer is less than 0.05wt%. The invention of the self lubrication of high hardness polyurethane elastomer, the hardness can be up to 65D, high mechanical strength, excellent wear resistance, low friction coefficient, can be controlled to about 0.050, and the difference between static and dynamic friction coefficient is extremely small, which can be widely used to reduce wear reduce the friction coefficient of the field, especially in the seal application the.

【技术实现步骤摘要】
高硬度自润滑聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯弹性体
，特别涉及一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯弹性体是一种硬度可调的特种高分子合成材料。由于其结构上的特点，其摩擦系数远远高于聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯等材料，在将聚氨酯弹性体作为传动部件或者密封部件使用时就存在因摩擦系数过大而导致生热量大、磨损过快的问题，从而导致聚氨酯材料的过早破坏而失去作用，聚氨酯弹性体的优异耐磨性无法充分体现出来。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种具有低摩擦系数、自润滑、超耐磨的特征的高硬度自润滑聚氨酯弹性体。本专利技术的另一目的是提供一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体的制备方法。本专利技术的又一目的是提供高硬度自润滑聚氨酯弹性体的应用。本专利技术是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于，它包含以下重量份计的组分：聚氨酯半预聚体100份；含活性氢聚合物30-100份；所述聚氨酯半预聚体中游离异氰酸酯的含量为9-16wt％；含活性氢聚合物中水含量小于0.05wt％。作为上述方案的进一步说明，所述聚氨酯半预聚体由以下质量分数的组分制备得到：芳香族二异氰酸酯20-50％、低聚物多元醇50-80％；所述含活性氢聚合物由以下质量分数的组分制备得到：所述的芳香族二异氰酸酯指甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)和二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯(DMMDI)中的至少一种。优选地，所述的芳香族二异氰酸酯指MDI、PPDI和NDI中的至少一种，其中MDI根据4,4’-MDI含量的不同，分为MDI-100和MDI-50。更优选地，所述的芳香族二异氰酸酯指MDI-100、PPDI和NDI中的至少一种；优选使用MDI100、PPDI和NDI，可较易获得更低的动静摩擦系数和优异的机械强度。所述的低聚物多元醇指官能度大于2的聚合物多元醇，包括己二酸系聚酯多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚氧化丙烯多元醇、羟基改性聚有机硅氧烷中的至少一种。优选地，所述的低聚物多元醇指聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃二元醇和羟基改性聚有机硅氧烷中的至少一种。更优选地，所述的低聚物多元醇指CAPA2101A、CAPA2201A、CAPA7201A、PTMG1000、PTMG2000、K362、OFX-3667、BY16-201中的至少一种。优选地，制备聚氨酯半预聚体的低聚物多元醇的数均分子量为800-2000；若聚氨酯半预聚体组分中的低聚物多元醇的数均分子量小于800，将导致聚氨酯弹性体的回弹性下降、摩擦系数增大以及自润滑性能下降；若低聚物多元醇分子量大于2000，将导致聚氨酯半预聚体组分中游离异氰酸酯单体含量增加过多，半预聚体的稳定性下降，制品生产过程中的工艺难度增加，导致成品率下降，增加制造成本。优选地，制备含活性氢聚合物的低聚物多元醇的数均分子量为1000-2000；若含活性氢聚合物组分中的低聚物多元醇数均分子量小于1000，将导致聚氨酯弹性体回弹性能下降，从而造成摩擦系数增加；若含活性氢聚合物组分中的低聚物多元醇分子量大于2000，将导致活性氢聚合物组分的相容性下降、储存稳定性下降，导致产品的合格率下降。所述的小分子扩链交联剂指小分子二醇、小分子三醇、醇胺和芳香族二胺中的至少一种。优选地，所述的小分子扩链交联剂指乙二醇(EG)、1,4-丁二醇(BDO)、1,2-丙二醇(PG)、新戊二醇(NPG)、1,6-己二醇(HDO)、一缩二乙二醇(DEG)、一缩二丙二醇(DPG)、1,4-二羟甲基环己烷(CHDM)、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)、间苯二酚二羟乙基醚(HER)、三羟甲基丙烷(TMP)、甘油、二乙醇胺(DEOA)、三乙醇胺(TEOA)、三异丙醇胺(TIPA)、3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(M-CDEA)和2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯(TX-2)中的至少一种。更优选地，所述的小分子扩链交联剂指BDO、HQEE、HER和TMP中的至少一种。所述的润滑剂指具有润滑功能的液体润滑剂和固体润滑剂中的至少一种。优选地，所述的润滑剂指二甲基硅油、二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯微粉和聚乙烯微粉中的至少一种。更优选地，所述的润滑剂指二甲基硅油、二硫化钼、聚四氟乙烯微粉和聚乙烯微粉中的至少一种。所述的催化剂指叔胺类催化剂和有机金属类催化剂中的至少一种。优选地，所述的催化剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、醋酸苯汞、有机铋和有机锌中的至少一种。更优选地，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡和有机铋中的至少一种；催化剂的主要作用是缩短脱模时间，提高生产效率。所述的抗氧剂指2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)和四亚甲基(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯丙酸)甲酯(抗氧剂1010)中的至少一种；抗氧剂的主要作用在于防止聚氨酯弹性体氧化降解，延长使用寿命。一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，它包括以下具体步骤：将100重量份聚氨酯预聚体、30-100重量份含活性氢聚合物于50-90℃混匀，浇注到100-130℃的模具中硫化2-3h，脱模，得到聚氨酯弹性体。进一步地，所述聚氨酯预聚体由以下方法制备得到：把50-80wt％低聚物多元醇于105-110℃下脱水2-3h，然后降温至50-100℃，加入20-50wt％芳香族二异氰酸酯，70-90℃反应0.5-2h，得到聚氨酯预聚体。进一步地，所述含活性氢聚合物由以下方法制备得到：把20-80wt％低聚物多元醇、10-60wt％小分子扩链交联剂、9-25wt％润滑剂、0.05-0.1wt％催化剂和0.5-2wt％抗氧剂混合，于105-115℃下脱水2-3h，得到含活性氢聚合物。所述含活性氢聚合物的制备过程中，可加入消泡剂等助剂。一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体的应用，其特征在于，它是应用在密封件中。本专利技术的机理为：本专利技术通过对聚氨酯弹性体的配方以及物料进行优化，使聚氨酯弹性体获得较常规聚氨酯弹性体更加优异的柔韧性、回弹性和动态性能，同时从分子结构上引入具有低表面能特征的有机硅到聚氨酯的分子链上，另外通过各种润滑剂的补充作用而制备出可以与聚四氟乙烯相媲美的超低摩擦系数的聚氨酯弹性体；使聚氨酯弹性体同时具有低摩擦系数、自润滑、超耐磨以及高强度的特征，可广泛用于密封件等具有苛刻要求的领域。本专利技术采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：本专利技术的高硬度聚氨酯弹性体，其硬度可高达邵氏65D，具有低摩擦系数、自润滑、超耐磨以及高强度的特征，其摩擦系数可以控制到0.055及其以下，从而可以应用到需要超低摩擦系数的领域，尤其是密封件方面的应用。具体实施方式以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。下列实施例使用的原材料对应如下：实施例1：高硬度自润滑聚氨酯弹性体的制备1、聚氨酯半预聚体的制备：在干燥烧瓶中加入800重量份熔化完全的MDI-100，通干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于，它包含以下重量份计的组分：聚氨酯半预聚体      100份；含活性氢聚合物      30‑100份；所述聚氨酯半预聚体中游离异氰酸酯的含量为9‑16wt％；含活性氢聚合物中水含量小于0.05wt％。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于，它包含以下重量份计的组分：聚氨酯半预聚体100份；含活性氢聚合物30-100份；所述聚氨酯半预聚体中游离异氰酸酯的含量为9-16wt％；含活性氢聚合物中水含量小于0.05wt％。2.根据权利要求1所述的高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚氨酯半预聚体由以下质量分数的组分制备得到：芳香族二异氰酸酯20-50％、低聚物多元醇50-80％；所述含活性氢聚合物由以下质量分数的组分制备得到：3.根据权利要求2所述的高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的芳香族二异氰酸酯指甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯和二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述的低聚物多元醇指官能度大于等于2的聚合物多元醇，包括己二酸系聚酯多元醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚氧化丙烯多元醇、羟基改性聚有机硅氧烷中的至少一种；所述的小分子扩链交联剂指小分子二醇、小分子三醇、醇胺和芳香族二胺中的至少一种；所述的润滑剂指具有润滑功能的液体润滑剂和固体润滑剂中的至少一种；所述的催化剂指叔胺类催化剂和有机金属类催化剂中的至少一种。4.根据权利要求3所述的高硬度自润滑聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的芳香族二异氰酸酯指二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和萘二异氰酸酯中的至少一种；所述的低聚物多元醇指聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃二元醇和羟基改性聚有机硅氧烷中的至少一种；所述制备聚氨酯预聚体的低聚物多元醇的数均分子量为800-2000；所述制备含活性氢聚合物的低聚物多元醇的数均分子量为1000-2000；所述的小分子扩链交联剂指乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、1,4-二羟甲基环己烷、对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、三羟甲基丙烷、甘油、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯二胺、4,4’-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)和2,4-二氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军，彭威，周军，王功海，
申请(专利权)人：广东元星工业新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44