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文档简介
1、浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备(20财富)聚四氢咲喃乂称聚四亚中基瞇二醇(PTMG),化学结构式H0(CH2)40nH, 是山四氢咲喃开环聚合得到的端伯疑基直链均聚瞇。该聚合物分子排列紧密,密 度高,由于它具有瞇键,因而具有良好的柔顺性和耐水解性;它不含不饱和键, 因而具有耐老化性能。常用PTMG相对分子量为600-5000,随相对分子量增加, 室温下其状态山粘稠状液体变化为蜡状固体。聚氨酯弹性体常用相对分子量为6 0, 1000的PTMGo (相对分子量1800, 2000的PTMG常用于生产氨纶)由于PTMG 制成的聚氨酯弹性体具有较高模量和强度,优异的耐水解性、耐磨性、耐霉菌性
2、、 耐油性、动态性能、电绝缘性能和低温柔性等,特别适合用于汽车配件、电缆、 薄膜、医疗器材、高性能胶轨、耐油密封体以及用于水下、地下、矿井及低温场 合的制品。1工艺和原料1. 1 工.艺1. 1. 1 软段相对分子量(Mn)对弹性体物性的影响聚氨酯弹性体是111相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氤 酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。软段提供弹性体的韧性、弹性和 低温性能;硬段贡献弹性体的刚性、强度和耐热性能。PTMG(Mn二1000)的CPU硬 度、拉伸强度、300%的定伸应力和撕裂强度均大于PTMG(Mn二1500和Mn = 2000) 的CPUo其主要原因是当预聚体中的
3、NC0基质量分数相同时, PTMG1000-CPU加入TDI的数量相对比PTMG2000-CPU多,即CPU中硬段含量增加, 使弹性体中苯环、關基、服基屮酯基和氨基屮酯基增加,导致1000-CPU的硬度、 拉伸强度和撕裂强度提高。(2000-CPU的冲击弹性优于1000-CPU) o (见表1) 在PTMG结构中,瞇键之间是4个碳原子的直链桂基,偶数碳原子的桂基互相排 列紧密,分子间的引力太,故PTMG类CPU不仅具有良好的低温弹性和耐水解性 能且机械强度也很高。由PTMG制得的预聚体在加工温度下粘度较低,釜中寿命 较长,有较佳的加工成型性能,是一种高档的CPU。但因PTMG价格较贵,使其 应
4、用受到一定限制。近年来我国聚四氢咲喃生产得到飞速发展,预计2007.;年 我国聚四氢咲喃的总产能将达到15. 5万吨/年,超过美国的10. 7万吨/年,成为 世界笫一大聚四氢咲喃生产大国。预讣我们四氢咲喃型聚氨酯弹性体将会快速发 展。1. 1. 2以四氢咲喃一氧化丙烯共聚瞇TDI及M0CA为原料可生产浇注型透声胶。它无硫、 透明、透声,用作水声换能器的透声包复时,可展宽平坦部份的频带,降低起伏, 避免或降低因使用多层声学材料而引起的灵敬度损失等弊病,可提高水声装备的 可靠性,并能简化水声系统的结构设计(见表.2)1. 1. 3添加PPG对PTMG弹性体的影响,为了降PTMG、弹性体的硬度和原料
5、成本,常在 PTMG聚醴中加入部份PPG聚醴,(见表3,表4)。从表3及表4中可得知,添加PPG质量分数525%时,物性下降不明显,当扌忝 加PPG达到40%以上时,则CPU的硬度和拉伸强度明显下降(表5,表6)。1. 1.4为了使制品物性优良,正品率高,重复性好,常采用预聚体法工艺生产CPU:先 将聚醇和异氛酸酯进行预聚反应,制成端NC0基的聚氨酯预聚体,再与扩链交联 剂反应制成CPUo山于反应分两步进行,扩链反应时放热低,反应速度易于控制, 制得的聚氨酯分子链段排列比较规整。U前工艺最成熟、技术最可靠的是采用T DI预聚体以M0CA、作为交联剂的生产方法。由预聚体中-C0的多少来调节制品
6、硬度。因为以MOCA为交联扩链剂时,扩链系数(NH2和NC0的摩尔比)为0. 85-0. 95,即其配比计量精度稍有误差时,对制品物性影响较小。1.2 原料 1. 2. 1 PPG聚氧化丙烯二醇(聚丙二醇) 聚瞇多元醇分子结构中,醴键内能较低,并易于旋转,故山它制备的聚氨酯材料 低温柔性佳,耐水解性优良,但机械性能不如聚酯型聚氨酯。而原料体系粘度低, 易与异氤酸酯反应生成线型聚氨酯。相对分子量为1000和2000的PPG,国内俗 称210聚瞇和220聚瞇(见表7)1.2.2聚四氢咲喃二醇(PTMG、PTMEG、PTG、PTMO、PTHF)物性指标(见表8, 9)1. 2. 3MOCA(3, 3
7、, -二氯-4, 4,二氨基-二苯基甲烷)物性指标(见表10).:1.2.4TDI(屮苯二异氤酸酯)物性指标(见表11)2生产技术及主要设备2. 1预聚体制备(可采用YJF系列弹性体预聚体设备)2. 1. 1低聚物多元醇的脱水在合成预聚体前,所用的低聚物多元醇必须进行脱水处理(未启封的多元醇经分 析水分含量合格者无需脱水)脱水后其水含量应0. 05%。脱水方法有连续法和间歇法。连续法(如喷雾干燥法或薄膜干燥法)用于大批量的 低聚物多元醇的脱水。小批量生产单位常釆用间歇法,在附有搅拌装置的真空密 封的反应釜中进行(应附有真空系统及加热和冷却的控温系统),在100120C, 真空度5-10Torr
8、下脱水12小时。2. 1. 2预聚体合成可在真空脱水的反应釜中进行,将脱水后的低聚物多元醇冷却至5070C,加 入按配方要求经计量的二异氛酸酯,体系自然升温3040mm后,在805C时 保温反应2-3小时,取样分析其丸0含量,当和设计值基本相符时,在5-10Tor r真空度下脱泡10-40mm后即可。表1PTMG浇注型聚氨酯弹性体CPU的Mn和力学性能相对分子量 Mn 650 1000 1500 2000硬度(ShoreA) 95 92 90 85拉伸强度(MPa) 48.0 46.5 38.0 24.0撕裂强度(KN/m) 98 90 82 62注:预聚体 TDI: PTMG二2: 1表2浇
9、注型透声胶的主要工艺条件及性能表3混合聚瞇中PPG加入量对PTM合群性体的影响PPG咸吊分数物性051015202&便腹(ShoreA)90-888787868&拉忡眦WPa)38.737.637.136.635.6扯If伸率()530525500480470465回弹卑()29293I323333水久变形(沟14.013.513.$12.011.011.0nPTMG; PPG100: 075: 25S0-4050: 50teJi(ShoreA)92898578Prl(MPa)47423426掀慚忡氏半()4204304003S0表4T-100./N0CA 预聚体 NC05. 7-5. 8%。
10、表5IMWIk403r222403八、ft.n24itX2111ID3It12扩链系数对TPMG型CPU物性的影响300350WOB7W5W、C|*X4Vf:,pv ir、 pOMTO !0R2U)莎ltdIl oiXf4bi.udOMdUhvc 5吋呵W frKOH?sn1 Q i;K7-113&W-1M1gIW2inji尺宅(O 丫)5,:rwr!:i*4QW沟利gpruaaxoc40iOWCd&I3jO3MG-1000常温下为无色蜡状液体,PTHG二2000省温下为蜡状固体,大于40C时 为,无色油7QB0859095100110iX(ShorcA)9192939393923237 5:V241 842.242 53a o3?9litMWKK%)390:E4124204194455&0盯19 619.318.217.613 110 979 385493 995298.4398103 ?状液体。山西三维集团(洪桐县赵城)、济南圣泉集团(济南市章丘)吉林前郭石化公司等有 生产。表9四氢咲D南一氧化丙烯共聚二醇物性指标-:汝 nghOHSj 1 MiJ.匕、IWra
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