搓纸轮用聚氨酯弹性体及其制备方法
阅读说明：本技术 搓纸轮用聚氨酯弹性体及其制备方法 (Polyurethane elastomer for paper rolling wheel and preparation method thereof ) 是由 孙志强 刘兆阳 丁鹏 宋书征 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种搓纸轮用聚氨酯弹性体及其制备方法,属于聚氨酯弹性体技术领域。本发明所述的搓纸轮用聚氨酯弹性体,包括A组分和B组分,其中,A组分：包括聚醚多元醇、聚四氢呋喃醚、增塑剂、抗老化剂、催化剂；所述聚醚多元醇数均分子量为400～6000,官能度为2、3或4,优选为2或3；B组分：为以聚酯多元醇、聚四氢呋喃醚和二异氰酸酯为原料,反应得到的异氰酸根质量含量为10％～12％的预聚物；所述聚酯多元醇为数均分子量为1000、官能度为2、使用二聚酸改性的聚酯多元醇。本发明所述的搓纸轮用聚氨酯弹性体,具有较高的粘性和拾纸力,表面不结垢,耐磨性能优异；本发明同时提供了简单易行的制备方法。(The invention relates to a polyurethane elastomer for a paper twisting wheel and a preparation method thereof, belonging to the technical field of polyurethane elastomers. The polyurethane elastomer for the paper roller comprises a component A and a component B, wherein the component A comprises the following components: comprises polyether polyol, polytetrahydrofuran ether, a plasticizer, an anti-aging agent and a catalyst; the polyether polyol has the number average molecular weight of 400-6000 and the functionality of 2, 3 or 4, preferably 2 or 3; and B component: the method is characterized in that polyester polyol, polytetrahydrofuran ether and diisocyanate are used as raw materials, and prepolymer with the mass content of isocyanate of 10-12% is obtained through reaction; the polyester polyol has a number average molecular weight of 1000 and a functionality of 2, and is modified with a dimer acid. The polyurethane elastomer for the paper rolling wheel has high viscosity and paper pickup force, no scale on the surface and excellent wear resistance; the invention also provides a simple and feasible preparation method.)
技术领域
本发明涉及一种搓纸轮用聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体技术领域。
背景技术
搓纸轮就是能将纸张从纸堆搓离的轮子，主要用于办公设备，如打印机、复印机、速印机、数字一体印刷机等，在目前办公耗材市场上我们常见的搓纸轮的使用寿命很短，长的有两三万张，差的仅有两三千张。
当前市场上搓纸轮的材料主流有橡胶材料、硅胶材料、聚氨酯材料等，但这些材料均具有较大的缺陷：
橡胶材料密度较低搓纸轮表面容易结垢，材料的黏度一般拾纸力一般，耐磨性较差；硅胶材料耐磨性差不耐用；聚氨酯材料黏度小拾纸力差，高性能下硬度较硬不易做软。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术书中的不足，提供一种搓纸轮用聚氨酯弹性体，其具有较高的粘性和拾纸力，表面不结垢，耐磨性能优异；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的搓纸轮用聚氨酯弹性体，包括A组分和B组分，其中，
A组分：包括聚醚多元醇、聚四氢呋喃醚、增塑剂、抗老化剂、催化剂；
所述聚醚多元醇数均分子量为400～6000，官能度为2、3或4，优选为2或3；
B组分：为以聚酯多元醇、聚四氢呋喃醚和二异氰酸酯为原料，反应得到的异氰酸根质量含量为10％～12％的预聚物；
所述聚酯多元醇为数均分子量为1000、官能度为2、使用二聚酸改性的聚酯多元醇；
所述聚四氢呋喃醚数均分子量为650-3000，官能度为2。
所述A组分包含以下质量百分含量的原料：聚四氢呋喃醚27％～59.2％、聚醚多元醇40％～59.2％、增塑剂0％～10％、抗老化剂0.5％～2％、催化剂0.3％～1.0％。
优选的，增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯或1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯中的一种或多种。
优选的，抗老化剂为UV-531、UV-02、UV-01、1010或1076中的一种或多种。
优选的，催化剂为有机铋类催化剂、异辛酸铅或异辛酸锌中的一种或多种。进一步优选为有机铋类催化剂。
优选的，B组分包含以下质量百分含量的原料：
聚酯多元醇 2.8～9％；
聚四氢呋喃醚 47-58.2％；
二异氰酸酯 38.8～44.7％。
优选的，二异氰酸酯为MDI-50、MDI-100或液化MDI中的一种或多种。进一步优选为MDI-100或液化MDI。
所述的搓纸轮用聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)A组分：将聚四氢呋喃醚、聚醚多元醇、增塑剂混合，在95～110℃、-0.095MPa以下脱水至水分质量含量小于0.05％，随后降温到50-60℃，依次加入抗老化剂、催化剂，搅拌后得到聚合物A组分；
(2)B组分：由水分质量含量控制在0.05％以下的聚酯多元醇、聚四氢呋喃醚与二异氰酸酯，在80-100℃下反应3～12h，得到异氰酸根质量含量为10％～12％的预聚物；
(3)将A组分和B组分按质量比100:45混合，在40-60℃下混合，浇注入80-100℃模具中，经3-5min可脱模，常温硫化放置10-16h后，得到所述的搓纸轮用聚氨酯弹性体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过引入二聚酸改性的聚酯多元醇，解决了普通聚酯与聚四氢呋喃醚互溶性不足不能稳定存在的缺点，通过聚酯多元醇体系的高耐磨性和高摩擦系数，配合聚四氢呋喃醚，打破体系结晶性保证产品的透明性，克服了聚氨酯搓纸轮现有缺点，制备的搓纸轮用聚氨酯弹性体具有较高的透明度、粘性和拾纸力，表面不结垢，耐磨性能优异，硬度适中，达到45-60A；
(2)本发明制备的搓纸轮用聚氨酯弹性体应用于打印机搓纸轮、印刷机搓纸轮等行业，满足行业相关性能标准；
(3)本发明提供的制备方法，工艺简单合理，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
以下实施例，未做特殊说明，百分数均指质量百分数。
实施例中所述原料，未做特殊说明，均为市购。
实施例所用材料如下：
EP-3600：数均分子量6000，官能度为3，聚环氧丙烷醚三元醇；
PPG400：数均分子量400，官能度为2，聚环氧丙烷醚二元醇；
PTMEG2000：数均分子量2000，官能度为2，聚四亚甲基醚二醇；
PE-9010:数均分子量1000，官能度为2，二聚酸改性聚酯多元醇，通过加入二聚酸进行酯化和酯交换反应得到，山东一诺威聚氨酯股份有限公司；
DOTP：对苯二甲酸二辛酯；
MDI-100：4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯，烟台万华；
CD-C：改性二苯基甲烷-4,4’二异氰酸酯，科思创；
BICAT8118：有机铋催化剂，美国领先化学；
抗氧剂1076：抗氧剂，德国巴斯夫；
实施例1
A组分：PTMG2000 40％、PPG400 10％、EP-3600 49.2％，在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入1076 0.5％和BICAT8118 0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：PE-9010 9％、PTMEG2000 51.5％、MDI-100 31.5％、CD-C 8％，在温度90±10℃条件下反应3h，得到异氰酸根含量为10％的预聚物。
A、B组分按重量比100:45的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经5min脱模得到聚氨酯弹性体。
实施例2
A组分：PTMG2000 40％、PPG400 10％、EP-3600 47％，在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入1076 2％和BICAT8118 1％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：PE-9010 3％、PTMEG200058.2％、MDI-100 31％、CD-C 7.8％，在温度90±10℃条件下反应12h，得到异氰酸根含量为10％的预聚物。
B组分按重量比100:45的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经3min脱模得到聚氨酯弹性体。
实施例3
A组分：PTMG2000 27％、PPG400 15％、EP-3600 44.2％，DOTP 10％在100±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入1076 0.5％和BICAT8118 0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：PE-9010 8.3％、PTMEG2000 47％、MDI-100 36％、CD-C 8.7％，在温度90±10℃条件下反应6h，得到异氰酸根含量为12％的预聚物。
B组分按重量比100:45的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经3min脱模得到聚氨酯弹性体。
实施例4
A组分：PTMG2000 59.2％、PPG400 11％、EP-3600 29％，在100±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入1076 0.5％和BICAT8118 0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：PE-9010 2.8％、PTMEG2000 53％、MDI-100 35％、CD-C 9.2％，在温度90±10℃条件下反应9h，得到异氰酸根含量为12％的预聚物。
B组分按重量比100:45的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经3min脱模得到聚氨酯弹性体。
实施例5
A组分：PTMG2000 40％、PPG400 11％、EP-3600 44％，DOTP 5％,在105±5℃，-0.095MPa以下脱水至水分小于0.05％，随后降温到55±5℃，依次加入1076 0.5％和BICAT8118 0.3％，充分搅拌均匀后得到聚合物A组分。
B组分：PE-9010 8.7％、PTMEG2000 49.2％、MDI-100 33.7％、CD-C8.4％，在温度90±10℃条件下反应5h，得到异氰酸根含量为11％的预聚物。
B组分按重量比100:45的比例混合，在温度50±10℃下混合均匀，迅速浇注入90±10℃模具中，经3min脱模得到聚氨酯弹性体。
对比例1
按照实施例4中AB组分制作搓纸轮，B组分中不使用改性聚酯多元醇，B组分中仅使用PTMEG2000合成预聚体。
对比例2
打印机耗材市场与对比例1中同规格搓纸轮进行对比测试。
实施例1-5及对比例1-2制备得到的聚氨酯弹性体的性能测试
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。