聚氨酯旋轉(zhuǎn)澆注擴(kuò)鏈劑
以二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、四氫呋喃聚醚(PTMG)合成的預(yù)聚體為A組分,以3種聚氨酯旋轉(zhuǎn)澆注擴(kuò)鏈劑和自制的聚醚P650組成B組分,制備了聚氨酯旋轉(zhuǎn)澆注料。
分析了MDI-50對(duì)預(yù)聚體的影響,聚醚P650用量對(duì)聚氨酯硬度的影響,以及聚氨酯旋轉(zhuǎn)澆注擴(kuò)鏈劑二乙基甲苯二胺(E-100)、4,4′-亞甲基雙(2,6-二乙基)苯胺(MDEA)用量對(duì)澆注工藝的影響。
結(jié)果表明mMDI-50:mMDI-100=2:8合成的預(yù)聚體,適合作為旋轉(zhuǎn)澆注料的A組分;不改變A組分,調(diào)整E-100、聚氨酯旋轉(zhuǎn)澆注擴(kuò)鏈劑二甲硫基甲苯二胺(E-300)、MDEA、P650 4種擴(kuò)鏈劑的配比,分別得到可旋轉(zhuǎn)澆注80A、90A和95A的三種B組分配方。
聚氨酯膠輥具有高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨的點(diǎn),廣泛應(yīng)用于鋼鐵、造紙、印刷工業(yè)諸多行業(yè)。長(zhǎng)期以來(lái),聚氨酯膠輥制造多采用TDI預(yù)聚體模具澆注、高溫后硫化的工藝。這種工藝有以下缺點(diǎn):每種尺寸膠輥需要一種模具,模具投資高;生產(chǎn)周期長(zhǎng),后硫化需要烘道,耗能高;脫模后,缺陷修補(bǔ)很困難;TDI現(xiàn)在為劇毒品,MOCA有致癌嫌疑;TDI和MOCA價(jià)格不斷攀升,造成膠輥制造成本居高不下。
90年代,歐美開(kāi)發(fā)出MDI預(yù)聚體無(wú)模澆注工藝。旋轉(zhuǎn)澆注工藝的特征是從澆注口出來(lái)的聚氨酯澆注料直接澆注在旋轉(zhuǎn)的輥芯上,聚氨酯自動(dòng)包覆輥面形成膠輥。該澆注工藝優(yōu)點(diǎn)有:無(wú)需模具;快速固化和熟化,不需高溫硫化;產(chǎn)品成形過(guò)程可以觀察,成品率高;強(qiáng)度高;使用低毒的MDI,不使用TDI和MOCA。但是這種澆注工藝對(duì)設(shè)備要求高,并且原料受國(guó)外大企業(yè)壟斷,所以國(guó)內(nèi)企業(yè)難以進(jìn)入這一領(lǐng)域。
本實(shí)驗(yàn)以NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5%的MDI/PTMG預(yù)聚體為A組分,固定A組分,通過(guò)調(diào)整E-100、E-300、MDEA、P650 4種擴(kuò)鏈劑的配比,分別得到可旋轉(zhuǎn)澆注80A、90A和95A的三種B料配方(分別稱為B-80、B-90、B-95)。
實(shí)驗(yàn)原料:MDI-100,工業(yè)級(jí);MDI-50,2,4異構(gòu)體含量50%,工業(yè)級(jí);PTMG,Mn=1000,工業(yè)級(jí),德國(guó)巴斯夫;二乙基甲苯二胺(E-100);二甲硫基甲苯二胺(E-300),工業(yè)級(jí);聚醚P650: Mn=650,自制;4,4′-亞甲基雙(2,6-二乙基)苯胺(MDEA),工業(yè)級(jí)
中文名稱:4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴(kuò)鏈劑固化劑MMEA
中文別名:二(3-甲基-4-氨基-6-乙基)苯甲烷; 硬化劑MED; 4,4亞甲基雙(2-甲基-6-二乙基苯胺)
4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴(kuò)鏈劑固化劑MMEA應(yīng)用:聚氨酯彈性體、聚脲樹(shù)脂固化劑及環(huán)氧樹(shù)脂固化劑.
包裝: 25kg/桶
設(shè)備與儀器:SNB-2型粘度計(jì);LX-D型硬度計(jì); MDI澆注機(jī)CPU30F-S1;CMT4502萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。
A組分制備。PTMG加熱至110 ℃,在0.01 MPa的真空度下脫水1 h冷卻至50℃。將MDI融化,攪拌狀態(tài)下加入脫水后的PTMG中,緩慢升溫至75℃反應(yīng)2 h。測(cè)量預(yù)聚體的NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù),如果NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持穩(wěn)定,則表示預(yù)聚體合成完成,脫泡后,預(yù)聚體裝入桶中密封保存。
B組分制備。將E-100、E-300、MDEA和P650倒入三口燒瓶,加熱至110 ℃,在0.01 MPa的真空度下脫水1 h,冷卻后密閉保存。
旋轉(zhuǎn)澆注聚氨酯的制備。A組分在均勻加熱至60℃后加入A料罐,循環(huán)料溫設(shè)定為45℃。B組分直接加入B料罐,循環(huán)料溫設(shè)定為30℃。A、B組分配比按擴(kuò)鏈系數(shù)0.95計(jì)算。測(cè)試用鋼輥直徑30 cm,長(zhǎng)40 cm,表面噴砂脫脂后刷涂底膠。
將鋼輥旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為30 r/min;澆注頭由行走支架帶動(dòng)勻速行走,澆注頭行走速度為100 mm/min,澆注流量控制在40~60 g/S。鋼輥旋轉(zhuǎn)和徑向行走平穩(wěn)后,開(kāi)機(jī)澆注,記錄下凝膠時(shí)間和固化時(shí)間。彈性體固化后室溫硫化3天再進(jìn)行物性檢測(cè)。
分析測(cè)試。拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率按GB/ T1701—2001 進(jìn)行;硬度按GB/ T20529—1999進(jìn)行; NCO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定:二正丁胺法。
在聚氨酯合成中,通過(guò)擴(kuò)鏈劑品種可以改變聚氨酯彈性體合成的產(chǎn)品硬度、固化速度及強(qiáng)度。一種擴(kuò)鏈劑難以同時(shí)達(dá)到最佳凝膠時(shí)間和硬度的要求,所以需要多種擴(kuò)鏈劑復(fù)配。聚氨酯膠輥中,最常用的產(chǎn)品硬度為90A,本實(shí)驗(yàn)就這個(gè)硬度重點(diǎn)進(jìn)行了研究。
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