《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》是黎明化工研究設計院有限責任公司於2014年9月19日申請的專利，該專利公布號為CN104263307A，公布日為2015年1月7日，發明人是鄭直、石雅琳、李黎宇、韋永繼。
《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》將含羥基組分分配在兩組分中，並通過復配的擴鏈劑製備端羥基聚丁二烯系聚氨酯灌封材料，所述擴鏈劑為乙二醇、二乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羥甲基丙烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺、N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺、2，4-二胺基-3，5-二甲硫基氯苯等中的兩種或多種的混合物，拉伸強度在14兆帕以上，並且在鹽霧和濕熱環境下，力學性能保有率高。該發明方法採用半預聚工藝，使兩組分粘度相近，更易混合，其製備工藝簡單，成型快，流淌性好，產品表面氣孔少。
2018年8月，《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》獲得第一屆河南省專利獎二等獎。
基本介紹
- 中文名：一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法
- 公布號：CN104263307A
- 公布日：2015年1月7日
- 申請號：201410508782X
- 申請日：2014年9月19日
- 申請人：黎明化工研究設計院有限責任公司
- 地址：黎明化工研究設計院有限責任公司
- 發明人：鄭直、石雅琳、李黎宇、韋永繼
- 分類號：C09J175/04(2006.01)I、C09J11/06(2006.01)I、C09J11/04(2006.01)I、C08G18/76(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
聚氨酯灌封材料具有優良的耐水性、耐油性、低溫性能、吸振性、電性能和防霉性，並且克服了環氧樹脂易脆裂、有機矽強度低粘合差的弊端，因而被廣泛套用於電信電纜、電子、航天、船舶、汽車等領域。
端羥基聚丁二烯製備的聚氨酯灌封材料，較聚酯型或聚醚型有著更加優異的耐水解性和絕緣性能，具有良好的抗衝擊性能，優異的低溫性能；並且其固化工藝簡單，可室溫固化，固化應力低，收縮小，放熱少。但在室溫固化條件下，純端羥基聚丁二烯製備的聚氨酯材料，拉伸強度較差；加入小分子醇類擴鏈劑，可提高材料硬度和強度，但材料最大強度也不到11兆帕。2014年9月之前，提高材料強度，主要採用以TDI及胺類擴鏈劑為原料，進行高溫固化。其缺點在於：TDI毒性較大，不環保；高溫固化，操作過程複雜，不但需要龐大的加熱固化設備，不適合大型結構器件或電纜灌封，而且易造成電子、電器零部件的損壞及性能的下降。
專利文獻CN101210167公開了一種端羥基聚丁二烯和液化MDI，室溫下由一步法製備的聚氨酯彈性體，所制材料強度小於11兆帕。
發明內容
專利目的
《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》要解決的第一個技術問題是提供一種室溫固化聚氨酯灌封材料，該材料具有良好的力學性能，並且在鹽霧和濕熱環境下，力學性能保有率高；要解決的第二個技術問題是提供一種該聚氨酯灌封材料的製備方法。
技術方案
《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》將含羥基組分分配在兩組分中，並通過復配的擴鏈劑製備端羥基聚丁二烯系聚氨酯灌封材料，按質量份計包括：
（1）A組分：
多元醇100；異氰酸酯200～230
（2）B組分：
端羥基聚丁二烯 | 100 |
稀釋劑 | 15~20 |
擴鏈劑 | 6~8.8 |
催化劑 | 0.3~0.6 |
消泡劑 | 1.0~1.5 |
炭黑 | 1.5~2 |
所述擴鏈劑為乙二醇、二乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羥甲基丙烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺、N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺、2，4-二胺基-3，5-二甲硫基氯苯等中的兩種或多種的混合物，優選N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺和1，4-丁二醇的混合物，質量比為1～3:1。
A組分粘度一般1500～2000毫帕·秒，B組分粘度一般600～800毫帕·秒。
所述多元醇可為聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚四氫呋喃多元醇等中的一種或多種，所述多元醇數均分子量一般為1000～4000，優選2000。異氰酸酯可為4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種混合物，優選為碳化二亞胺改性4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯與4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物，質量比例為10～15∶1。組分A中NCO含量為16％～25％，優選18％～19％。
所述端羥基聚丁二烯的羥值一般為0.55～2毫摩爾升/克，優選1.2毫摩爾升/克。所述稀釋劑為苯甲酸酯、磷酸酯、芳族和脂族單羧酸酯類的一種或多種混合物，優選苯甲酸酯。所述催化劑如有機錫類催化劑，優選二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫。所述消泡劑如聚矽氧烷、改性聚矽氧烷等中一種或多種混合物，優選聚矽氧烷。
該發明所製得聚氨酯密封材料，邵氏硬度為75～90A，拉伸強度不小於14兆帕。
一種製備該發明室溫固化聚氨酯灌封材料的方法，包括以下步驟：
（1）A組分的製備：將異氰酸酯和脫水後的多元醇按計量加入反應釜，溫度控制在60～80℃，反應1～2小時，抽真空脫泡，降溫出料，密封保存；
（2）B組分的製備：將端羥基聚丁二烯、稀釋劑、擴鏈劑、催化劑、消泡劑和炭黑按計量加入反應釜中，於90～130℃脫水1～2小時後，密封保存；
（3）聚氨酯彈性體的製備：A組分和B組分在常溫下，按質量計，用量比例為B/A＝100/30～40，將兩組分充分混合後脫泡，注入常溫模具中成型。通常25～40分鐘凝膠。
改善效果
《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》將含羥基組分分配在兩組分中，並通過復配的擴鏈劑製備端羥基聚丁二烯系聚氨酯灌封材料，拉伸強度在14兆帕以上，並且在鹽霧和濕熱環境下，力學性能保有率高。該發明方法採用半預聚工藝，使兩組分粘度相近，更易混合，其製備工藝簡單，成型快，流淌性好，產品表面氣孔少。
權利要求
1.《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》將含羥基組分分配在兩組分中，並通過復配的擴鏈劑製備端羥基聚丁二烯系聚氨酯灌封材料，按質量份計包括：
（1）A組分：
多元醇100；異氰酸酯200～230。
（2）B組分：
端羥基聚丁二烯 | 100 |
稀釋劑 | 15~20 |
擴鏈劑 | 6~8.8 |
催化劑 | 0.3~0.6 |
消泡劑 | 1.0~1.5 |
炭黑 | 1.5~2 |
所述擴鏈劑為乙二醇、二乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羥甲基丙烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺、N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺、2，4-二胺基-3，5-二甲硫基氯苯中的兩種或多種的混合物。
2.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，其特徵在於擴鏈劑為N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺和1，4-丁二醇的混合物，質量比為1～3:1。
3.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，其特徵在於A組分粘度為1500～2000毫帕·秒，B組分粘度為600～800毫帕·秒；組分A中NCO含量為16％～25％。
4.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述多元醇為聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丁烯二元醇、聚氧化丙烯-氧化乙烯二元醇、聚四氫呋喃多元醇中的一種或多種。
5.根據權利要求4所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述多元醇所數均分子量為1000～4000。
6.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述異氰酸酯為4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯一種或兩種的混合物。
7.根據權利要求6所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述異氰酸酯為碳化二亞胺改性4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯與4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物，質量比例為10～15:1。
8.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述端羥基聚丁二烯的羥值為0.55～2毫摩爾升/克。
9.根據權利要求1所述的室溫固化聚氨酯灌封材料，所述稀釋劑為苯甲酸酯、磷酸酯、芳族和脂族單羧酸酯類的一種或多種混合物；所述催化劑為有機錫類催化劑；所述消泡劑為聚矽氧烷、改性聚矽氧烷中一種或多種混合物。
10.一種製備權利要求1～9之一所述的室溫固化聚氨酯灌封材料的方法，包括以下步驟：
（1）A組分的製備：將異氰酸酯和多元醇按計量加入反應釜，溫度控制在60～80℃，反應1～2小時，抽真空脫泡，降溫出料，密封保存；
（2）B組分的製備：將端羥基聚丁二烯、稀釋劑、擴鏈劑、催化劑、消泡劑和炭黑按計量加入反應釜中，於90～130℃脫水1～2小時後，密封保存；
（3）聚氨酯彈性體的製備：A組分和B組分在常溫下，按質量計，用量比例為B/A＝100/30～40，將兩組分充分混合後脫泡，注入常溫模具成型。
實施方式
- 實施例1
A組分製備：脫水後的聚氧化丙烯二元醇100份、液化MDI180份，MDI18份，在80℃條件下反應1.5小時，真空脫泡，降溫至50℃出料，即得A組分。
B組分的製備：端羥基聚丁二烯100份、苯甲酸酯20份、擴鏈劑6份（N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺/1，4-丁二醇＝1/1）、辛酸亞錫0.6份、聚矽氧烷1.0份和炭黑1.5份，混合脫水後，即得B組分。
在常溫下，調整A、B組分用量比例為B/A＝100:30，將兩組分充分混合後脫泡，注入4毫米常溫模具成型，40分鐘凝膠，室溫放置7天后測性能。
- 實施例2
A組分的製備：脫水後的聚四氫呋喃二元醇100份、液化MDI200份，在80℃條件下反應1.5小時，真空脫泡，降溫至50℃出料，即得A組分。
B組分的製備：端羥基聚丁二烯100份、苯甲酸酯15份、擴鏈劑7.8份（N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺/1，4-丁二醇＝3/1）、辛酸亞錫0.3份、改性聚矽氧烷1.0份和炭黑2份，混合脫水後，即得B組分。
在常溫下，調整A、B組分用量比例為B/A＝100:36，將兩組分充分混合後脫泡，注入4毫米常溫模具成型，30分鐘凝膠，室溫放置7天后測性能。
- 實施例3
A組分的製備：脫水後的聚氧化丙烯二元醇100份、液化MDI230份，在80℃條件下反應1.5小時，真空脫泡，降溫至50℃出料，即得A組分。
B組分的製備：端羥基聚丁二烯100份、苯甲酸酯15份、擴鏈劑8.8份（N，N’-雙（2-羥丙基）苯胺/1，4-丁二醇＝3/1）、辛酸亞錫0.3份、聚矽氧烷1.5份和炭黑2份，混合脫水後，即得B組分。
在常溫下，調整A、B組分用量比例為B/A＝100:40，將兩組分充分混合後脫泡，注入4毫米常溫模具成型，25分鐘凝膠，室溫放置7天后測性能。
項目 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 對比例1 |
|---|---|---|---|---|
A料粘度（25°C）/毫帕·秒 | 1500~2000 | 1500~2000 | 1500~2000 | 50~100 |
B料粘度（25"C）/毫帕·秒 | 600~800 | 600~800 | 600~800 | 600~800 |
凝膠時間/分鐘 | 40 | 30 | 25 | 30 |
硬度/A | 75 | 85 | 90 | 85 |
拉伸強度/兆帕 | 14.2 | 16.1 | 18.5 | 8.6 |
斷裂伸長率/% | 312 | 278 | 266 | 260 |
耐鹽霧（600小時）力學性能保有率 | >96% | >96% | >97% | >95% |
耐濕熱（600小時）力學性能保有率 | >97% | >96% | >97% | >96% |
- 對比例1
A組分的製備：液化MDI180份，MDI18份，常溫混合1小時，真空脫泡，即得A組分。
B組分的製備：端羥基聚丁二烯100份、苯甲酸酯20份、1，4-丁二醇6份、辛酸亞錫0.6份、聚矽氧烷1.0份和炭黑1.5份，混合脫水後，即得B組分。
在常溫下，調整A、B組分用量比例為B/A＝100:28，將兩組分充分混合後脫泡，注入4毫米常溫模具成型，40分鐘凝膠，室溫放置7天后測性能。
榮譽表彰
2018年8月，《一種室溫固化聚氨酯灌封材料及其製備方法》獲得第一屆河南省專利獎二等獎。
