一種耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯脲型高分子材料，具體涉及一種耐高溫高硬度高韌性聚氨酯脲 澆注材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 澆注材料（也叫密封膠或灌封膠）有環(huán)氧澆注材料、有機硅澆注材料、聚氨酯澆注 材料等，環(huán)氧澆注材料絕緣電阻高，但較脆、經(jīng)高低溫循環(huán)后易產(chǎn)生微裂紋；經(jīng)改性增韌后， 生產(chǎn)成本增加，性能達不到最佳，往往韌性好，強度就低，強度高了，韌性就差。有機硅澆注 材料絕緣電阻高，但和被粘物粘接強度低。聚氨酯澆注材料絕緣電阻和粘接強度都較高，是 較理想的澆注材料。聚氨酯脲澆注材料（聚氨酯材料的一類）作為一種高性能的高分子材 料，具有較高的力學強度、優(yōu)異的韌性、抗沖擊性、耐磨性、抗撕裂性等，非常適合于耐高溫 高強度高韌性澆注件的制作，也可作為涂層使用。隨國民經(jīng)濟的發(fā)展，對這類澆注材料的需 求量也越來越大。
[0003] 中國專利CN1232838, 一種聚氨酯及其用途，發(fā)明公開了一種聚氨酯及用途，它是 由聚酯二元醇71-77% (w)，甲苯二異氰酸酯13-17% (W)、3,3< -二氯基_4,4'-二氨基 二苯基甲烷8-13% (w)組成，發(fā)明的聚氨酯澆注材料耐油、抗老化，粘接強度高，使用壽命 長，邵爾A硬度75-85,抗拉強度40MPa，曲撓大于100萬次，扯斷伸長率400%，汽車聚氨酯 制件能保證一次性使用壽命5萬公里以上。
[0004] 中國專利CN102276975, 一種高硬度、高韌性一步法（聚氨酯）復合高分子新型材 料及其生產(chǎn)方法和其使用方法，甲組分由高活性多元醇、多功能多元醇、醚胺、小分子二醇、 催化劑、阻燃劑組成，乙組分由MDI和PAPI組成，甲組分：乙組分（質(zhì)量比）=(1-2): 1，固 化物硬度邵氏A95±5。聚氨酯材料用于礦山堵漏。
[0005] 周文英等，高硬度聚氨酯彈性體研制（化學推進劑與高分子材料，2007,1期），文 中用聚酯或聚醚多元醇與TDI反應(yīng)生成端異氰酸酯基預聚體，預聚體再分別和3, 5-二甲硫 基-2, 4-甲苯二胺、3, 5-二甲硫基-2, 6-甲苯二胺、3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲燒 (MOCA)反應(yīng)，生成聚氨酯脲，邵氏D硬度73~75,拉伸強度>49MPa，扯斷伸長率>200 %，撕 裂強度AkN.m1Duoo
[0006] 以上這些專利和論文，有的沒有公布配方，有的聚氨酯材料較軟，雖然韌性較好， 但強度較低，沒有使用聚碳酸酯多醇，耐溫性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種耐高溫高硬度高韌性聚氨 酯脲澆注材料，該澆注材料邵氏D硬度多70,沖擊強度多l(xiāng)OJ/cm2,同時具有高強度高韌性； 有較高的耐溫性，長期耐150°C溫度；有較高的撕裂強度，撕裂強度多100KN/m，此外固化速 度快，澆鑄件可較快脫模。
[0008]本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種耐高溫高硬度高韌性聚氨酯脲澆注材料的 應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
[0010] 一種耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料，包括如下組份：
[0011] A組份：端異氰酸酯基預聚體，由聚碳酸酯二醇和二異氰酸酯反應(yīng)制得；
[0012] B組份：二官能度芳香胺或二官能度芳香胺和小分子直鏈二元醇的混合物；
[0013] 在A組分中，異氰酸酯基的質(zhì)量百分比含量為5-22 %;
[0014] 在A組分和B組分中，滿足：
[0015] 異氰酸酯基的摩爾量：氨基的摩爾量+羥基的摩爾量=1 :0. 85~1. 3 ;
[0016] 二異氰酸酯的質(zhì)量+小分子直鏈二元醇的質(zhì)量+二官能度芳香胺的質(zhì)量：聚碳酸 酯二醇的質(zhì)量=38~62 :50。
[0017] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述B組份中還可以加入助劑， 所述助劑的質(zhì)量為A組分和B組分總質(zhì)量的0. 1~10% ;所述助劑為顏料、增塑劑、填料、 抗氧化劑、抗紫外劑或抗菌劑中的一種或幾種的混合物。
[0018] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述顏料采用氧化鐵紅Fe2O3、氧 化鉻綠Cr2O3、氧化鋅或碳酸鈣；所述增塑劑采用鄰苯二甲酸二辛酯DOP或鄰苯二甲酸二丁 酯；所述填料采用高嶺土、氧化鋁、硅微粉或滑石粉；所述抗氧化劑采用抗氧劑1010,即四 [0 -(4-羥基-3, 5-二叔丁基苯基）丙酸]季戊四醇酯，抗氧劑1330,即1'，3'，5'，-三甲 基-2'，4'，6'-三（3,5-二叔丁基-4-羥基卞基）苯，或1，1，3-三（2-甲基-4-羥基-5-叔 丁基苯基）丁烷；所述抗紫外劑采用UV327,即2-(2' -羥基-3'，5' -叔丁基）苯基-5-氯 代苯并三唑，或UV328,即2-(2' -羥基-3'，5' -二叔戊基）苯基苯并三唑；所述抗菌劑采 用8-羥基喹啉銅或五氯苯酚。
[0019] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述二異氰酸酯采用碳化二亞 胺-脲酮亞胺改性的4, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯（液化MDI)、甲苯二異氰酸酯TDI、異 佛爾酮二異氰酸酯IPDI、2, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯和4, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯的 混合物（液化MDI-50)、4, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯MDI、2, 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯 2, 4-MDI、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯（氫化MDI)或者1，4-環(huán)己基甲烷二異氰酸酯CHMDI。
[0020] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述聚碳酸酯二醇為聚碳酸己二 醇酯二醇或聚碳酸丁二醇酯二醇，分子量為800-2500。
[0021] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述小分子直鏈二元醇采用 1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、三縮四乙二醇或?qū)?苯二酚二羥乙基醚HQEE。
[0022] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述二官能度芳香胺為3, 3' -二 氯-4, 4' -二氨基聯(lián)苯、4,4' -二氨基二苯甲燒、1，4-二氨基苯或4, 4' -二氨基聯(lián)苯。
[0023] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，由聚碳酸酯二醇和二異氰酸酯反 應(yīng)制得端異氰酸酯基預聚體的具體方法為：
[0024] 將聚碳酸酯二醇加入到反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至110~130°C并保溫1~ 3h，或者邊攪拌邊加熱至110~130°C并保溫12h以上；然后冷卻至50~80°C，向反應(yīng)釜中 加入二異氰酸酯，加完后逐步升溫至80~90°C并保溫2~4小時，冷卻出料，得到端異氰酸 酯預聚體。
[0025] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯 澆注材料用作澆注工件或制備涂層。
[0026] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯 澆注材料用作澆注工件時，具體制備方法如下：
[0027] (1)、將B組份預熱至115~125°C，抽真空Ih以上；A組份預熱至115~125°C;
[0028] (2)、將A組份與B組份在密閉容器中混合，并保持混合后的溫度為115~125°C， 邊攪拌邊抽真空30-60s;之后將混合液澆注到要求形狀的工件模具中；最后在115~ 125°C固化8h以上。
[0029] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述步驟（2)中抽真空的真空度 小于-0. 08MPa。
[0030] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述步驟（2)中澆注操作也可使 用傳遞模塑機進行，A組份、B組份在傳遞模塑機混合頭中混合均勻。
[0031] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，所述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯 澆注材料用作制備涂層時，具體制備方法如下：
[0032] 將A組份、B組份放入容器內(nèi)，加入無水乙酸乙酯攪拌均勾，涂敷在工件上，在 115~125°C固化8h以上。
[0033] 在上述耐高溫高硬度高韌性聚氨酯澆注材料中，加入無水乙酸乙酯的質(zhì)量為A組 份與B組份總質(zhì)量的10-100%。
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
[0035] (1)、本發(fā)明耐高溫高硬度高韌性聚氨酯脲澆注材料，通過對配方組成及配比的優(yōu) 化設(shè)計，使材料具有優(yōu)異的綜合性能，同時具有高強度高韌性，其邵氏D硬度多70,沖擊強 度彡10J/cm2,有較高的耐溫性，長期耐150°C溫度；有較高的撕裂強度，撕裂強度彡100KN/ m，斷裂伸長率)>200 ;
[0036] (2)、本發(fā)明耐高溫高硬度高韌性聚氨酯脲澆注材料固化速度快，氨基、小分子二 醇、加熱都會使得固化速度加快，澆鑄件可較快脫模，適合于耐高溫高強度高韌性澆注件的 制備；固化產(chǎn)物具有優(yōu)異的電性能和力學性能，可進行車、銑、刨、磨等機加工；澆注材料也