一种无机微球填充ndi型pur高性能复合微孔弹性体及其制备方法
阅读说明：本技术 一种无机微球填充ndi型pur高性能复合微孔弹性体及其制备方法 (Inorganic microsphere filled NDI type PUR high-performance composite microporous elastomer and preparation method thereof ) 是由 陈红 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体及其制备方法。本发明将无机微球、1,5萘二异氰酸酯预聚体、扩链交联剂和催化剂混合均匀,经过一步浇筑法,聚合反应形成所述复合微孔弹性体,其中,所述无机微球的表面包裹有羧基聚苯乙烯或氨基聚苯乙烯。本发明制备得到的弹性体具有良好的硬度、刚度、强度和阻尼性能,可制备成减震结构件用于高速铁路机车、城际轨道机车、汽车等车辆零部件领域,以减少和缓冲高速冲击过程产生的震动。(The invention discloses an inorganic microsphere filled NDI type PUR high-performance composite microporous elastomer and a preparation method thereof. The composite microporous elastomer is prepared by uniformly mixing inorganic microspheres, a 1, 5-naphthalene diisocyanate prepolymer, a chain-extending cross-linking agent and a catalyst, and performing polymerization reaction by a one-step pouring method, wherein the surface of the inorganic microspheres is coated with carboxyl polystyrene or amino polystyrene. The elastomer prepared by the invention has good hardness, rigidity, strength and damping performance, and can be prepared into a damping structural member for the field of vehicle parts such as high-speed railway locomotives, intercity rail locomotives, automobiles and the like so as to reduce and buffer vibration generated in a high-speed impact process.)
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性体减震结构技术领域，具体涉及一种无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体及其制备方法。
背景技术
目前的减震缓冲结构件通常是由MDI或NDI和多元醇经两步法浇筑成型的PUR微孔弹性体。常规的聚氨酯微孔弹性体是以水作为化学发泡剂形成微孔结构，由于水和NCO反应快速且剧烈，形成脲基或者进一步反应形成缩二脲支化，使聚合物的储存稳定性变差；其次，脲基的生成反应会阻碍NCO和扩链剂交联剂的反应，不利于生成高分子量的线性长链高分子，因此常规的PUR微孔弹性体无论MDI型还是NDI型，其硬度和刚度始终是该类材料的需要改进的地方。为克服传统PUR弹性体的技术缺点，本发明在于提供一种无水无发泡剂的无机微球复合NDI型PUR微孔弹性体，使其适用于高速铁路机车，城际轨道机车，汽车等零部件比如减震器、轴承、过载弹簧等，以减少和缓冲高速冲击过程产生的震动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体的制备方法，将无机微球、1，5萘二异氰酸酯预聚体、扩链交联剂和催化剂混合均匀，经过一步浇筑法，聚合反应形成所述复合微孔弹性体，其中，所述无机微球的表面包裹有羧基聚苯乙烯或氨基聚苯乙烯。
本发明以无机微球作为填充材料，并对其表面有机化，在无机微球的表面包裹一层羧基聚苯乙烯或氨基聚苯乙烯作为微球的保护结构，防止微球碎裂，且微球表面包裹的有机物能够作为无机微球和弹性体的中间桥梁结构，有效且紧密地使无机微球均匀分散在弹性体中，有助于改善弹性体的硬度、刚度、强度和阻尼性能。本发明制备得到的弹性体具有良好的硬度、刚度、强度和阻尼性能。
优选地，所述的无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将无机微球均匀分散到1，5萘二异氰酸酯预聚体中，得到粘度控制在2000-3000mPa·s的液态混合物；
(2)将步骤(1)的液态混合物、催化剂和扩链交联剂混合均匀，浇筑到模具中，固化成型得到所述复合微孔弹性体。
所述步骤(1)中，将无机微球均匀分散到1，5萘二异氰酸酯预聚体中的分散方法可以采用机械搅拌、三维旋转或者高速分散机分散。
步骤(1)得到的液态混合物由于1，5萘异氰酸残留NCO高反应活性，需要现用现配，优选地，为了防止空气中的水分或者多元醇中微量水分与NCO发生反应，需要对该混合物进行除水，可使用分子筛除水。
步骤(2)的混合方法可以是机械搅拌，或采用低压浇筑型混料机搅拌；所述模具不局限任何形状，可根据零部件的结构进行设计，所述模具需要在固化过程中加热，温度控制在60℃-80℃。
优选地，所述无机微球包括TiO2微球、Al2O3微球、ZrO2微球中的至少一种，确保制备得到的弹性体具有良好的硬度、刚度、强度和阻尼性能。
为进一步改善弹性体的硬度、刚度、强度和阻尼性能，优选地，所述无机微球的粒径不大于10μm，优选为100nm-10μm。
优选地，所述1，5萘二异氰酸酯预聚体(NDI预聚体)是由多元醇和1，5萘二异氰酸酯在氮气保护条件下，加入阻聚剂，并在120℃-140℃反应30-40min得到。
优选地，所述多元醇为聚醚二醇、聚酯二醇、聚己内酯二醇中的至少一种，所述多元醇的分子量为1000-2000。
优选地，所述扩链交联剂为乙二醇、1，4丁二醇、1，2丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷中的至少一种，优选为1，4丁二醇和三羟甲基丙烷；催化剂为小分子二胺。
优选地，所述复合微孔弹性体还包括助剂、抗氧化剂、抗水解剂、光稳定剂、脱模剂中的至少一种。
优选地，所述助剂包括碳化二亚胺、2，6二叔丁基-4-甲基苯酚、亚磷酸三苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中的至少一种，所述助剂的添加量不超过所述复合微孔弹性体质量的0.01％。
本发明还提供了根据上述方法制备得到的无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体。
本发明还提供了一种减震结构件，该减震结构件包括上述的无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体。该减震结构件可用于高速铁路机车、城际轨道机车、汽车等车辆零部件领域，可以有效地吸收器件震动过程中产生的能量，起到减震和缓冲作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过优选原料组分，制备得到的弹性体具有良好的硬度、刚度、强度和阻尼性能，可制备成减震结构件用于高速铁路机车、城际轨道机车、汽车等车辆零部件领域，该减震结构件可以有效地吸收器件震动过程中产生的能量，起到减震和缓冲作用。
附图说明
图1为本发明的减震结构件的示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
PTMG1000：聚碳酸酯二醇，分子量1000，日本大赛璐公司；
PCL-220：聚己内酯二醇，分子量2000，日本大赛璐公司。
实施例1-2的减震结构件如图1所示，其材质为无机微球填充NDI型PUR高性能复合微孔弹性体，该弹性体的主要配方如表1所示，具体制备方法包括以下步骤：
(1)多元醇和1，5萘二异氰酸酯在氮气保护条件下，加入阻聚剂，并在130℃反应35min得到1，5萘二异氰酸酯预聚体；将表面包裹有羧基聚苯乙烯的Al2O3无机微球通过机械搅拌均匀分散到1，5萘二异氰酸酯预聚体中，得到粘度控制在3000mPa·s的液态混合物；
(2)将步骤(1)的液态混合物、小分子二胺、助剂和扩链交联剂搅拌混合均匀，浇筑到设计好的模具中，经过一步浇筑法，固化成型得到所述复合微孔弹性体，具体工艺参数如表2所示。
表1
表2
对比例1的减震结构件的制备方法及组成与实施例1基本相同，区别在于，本对比例的Al2O3无机微球表面不含羧基聚苯乙烯。
对上述弹性体结构进行性能测试，结果如表3所示：
表3
由上述结果可知，本发明的减震结构件具有优异的阻尼性能，可以有效的吸收器件震动过程中产生的能量起到减震和缓冲作用，适用于高速铁路机车、城际轨道机车、汽车等车辆零部件领域。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种抗菌型阳离子水性聚氨酯树脂及其制备方法