聚氨酯树脂及在制备高硬度高透明打印机刮刀片中的应用

摘要

本发明公开了一种聚氨酯树脂及在制备高硬度高透明打印机刮刀片中的应用，所述聚氨酯树脂，其特征在于，包含聚氨酯树脂A组分和聚氨酯树脂B组分，所述聚氨酯树脂A组分由如下重量份数的组分组成：聚酯多元醇100份，扩链交联剂10～20份，消泡剂0.5～2.0份，抗静电剂0.5～2.0份，抗老剂0.5～2.0份，催化剂0.1～1.0份。采用本发明的聚氨酯树脂制成的刮刀片具有高硬度、高回弹性、高透明和抗静电等特点，延长了打印机刮刀片的使用寿命。

权利要求

1.聚氨酯树脂，其特征在于，包含聚氨酯树脂A组分和聚氨酯树脂B组分；

所述聚氨酯树脂A组分由如下重量份数的组分组成：

所述的聚氨酯树脂B组分为所述聚酯多元醇与二异氰酸酯的反应产物；重量份数为：二异氰酸酯100份；聚酯多元醇40～100份；所述的二异氰酸酯为4,4′-二甲苯甲烷二异氰酸酯MDI；所述的聚酯多元醇为二元醇和二元酸在催化剂钛酸四异丙酯存在下的反应产物，羟值为224.4～56.1mgKOH/g，重均分子量为500～2000；

所述聚氨酯树脂A组分中，所述的聚酯多元醇为二元醇和二元酸，在催化剂钛酸四异丙酯存在下的反应产物，羟值为112.2～37.4mgKOH/g，重均分子量为1000～3000；

所述聚氨酯树脂A组分与所述聚氨酯树脂B组分的用量为：A组分的活泼氢摩尔数与B组分的异氰酸酯基团的摩尔数之比为100∶110；

所述的二元醇为乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一种或以上；

所述的二元酸为己二酸或丁二酸；

所述的扩链交联剂为扩链剂1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和交联剂三羟甲基丙烷的混合物，(1,4-丁二醇与1,3-丙二醇混合物):三羟甲基丙烷为3:1～5:1；

所述的抗静电剂为季铵盐类抗静电剂；

所述的消泡剂为十四酸异丙酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯(TXIB)；

所述的抗老剂为UV-531、UV-320、UV-770中的一种或以上；

所述的催化剂为有机锌和有机铋的复合催化剂。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯树脂的应用，其特征在于，用于制备高硬度高透明打印机刮刀片。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：将所述的聚氨酯树脂A组分与所述的聚氨酯树脂B组分混合，浇注模具中，在硫化机中固化成型，成型脱模后，放置烘箱后硫化，即可获得高硬度高透明打印机刮刀片。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，混合温度为30℃～80℃，浇注至100～

120℃模具中，在100～120℃的平板硫化机中固化成型20～60min，成型脱模后，放置90～

110℃的烘箱后硫化8～24h。

说明书

聚氨酯树脂及在制备高硬度高透明打印机刮刀片中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚氨酯树脂及其应用。

背景技术

[0002] 在打印或复印过程中，通过清洁刮片与感光鼓在预定压力下保持接触以除去感光器上残留的墨迹，从而保证影印文件的清晰。鼓硒刮板用材料要求具有较好的力学性能、抗静电性能、较低的弹性形变和高透明度，聚氨酯弹性体具有良好的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率，同时可制成高透明高弹性材料，是理想的硒鼓刮刀用材料。

[0003] 贾林才等在《聚氨酯工业》2009年第24卷第2期21～24页发表的论文中公布了用预聚体法和半预聚体法合成复印机清洁刮片用聚氨酯弹性体，研究了两种工艺法对刮片的硬度、冲击回弹性等机械性能和动态力学性能的影响。但聚氨酯弹性体作为一种绝缘材料，表面经多次摩擦易产生静电危害，轻则表面易吸附灰尘，重则产生静电火花，甚至引起火灾。清洁刮片与感光鼓长期接触因摩擦产生静电，导致刮片沾有墨粉污染文件。因此，聚氨酯清洁刮片不仅需要满足各项力学性能要求，同时要具有抗静电性。

[0004] 张金翠等在《聚氨酯工业》2012年第27卷第1期23～26页发表的论文中公布了采用低聚物多元醇和二异氰酸酯合成预聚体，以3,5-二甲硫基甲苯为扩链剂，加入内掺型抗静电剂制备磁鼓刮板用聚氨酯弹性体的方法。但是其所用的二异氰酸酯原料为甲苯二异氰酸酯（TDI-100）具有强烈的刺激性气味，毒性大，生产操作者若长期接触可能引起慢性支气管炎等，不符合安全环保的要求。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种聚氨酯树脂及在制备高硬度高透明打印机刮刀片中的应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。

[0006] 本发明所述的聚氨酯树脂，包含聚氨酯树脂A组分和聚氨酯树脂B组分；

[0007] 所述聚氨酯树脂A组分由如下重量份数的组分组成：

[0008]

[0009]

[0010] 所述的聚酯多元醇为二元醇和二元酸在催化剂钛酸四异丙酯存在下的反应产物，羟值为112.2～37.4mgKOH/g，重均分子量为1000～3000；

[0011] 所述的二元醇为乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一种或以上；

[0012] 所述的二元酸为己二酸或丁二酸；

[0013] 所述的扩链交联剂为扩链剂1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和交联剂三羟甲基丙烷的混合物，（1,4-丁二醇与1,3丙二醇混合物）:三羟甲基丙烷为3:1～5:1；

[0014] 所述的抗静电剂为季铵盐类抗静电剂；

[0015] 所述的消泡剂为十四酸异丙酯或2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（TXIB）；

[0016] 所述的抗老剂为UV-531、UV-320、UV-770中的一种或一种以上；

[0017] 所述的催化剂为有机锌和有机铋的复合催化剂，可采用商业化的产品；

[0018] 所述聚酯多元醇的制备方法，包括如下步骤：

[0019] 将二元醇和二元酸在氮气保护和催化剂钛酸四异丙酯存在下，在140～180℃进行酯化反应，同时蒸馏除去生成的水，然后在200～220℃，进行缩聚反应，同时蒸馏除去生成的水，反应至所获得的聚酯多元醇的羟值为112.2～37.4mgKOH/g，重均分子量为1000～3000；

[0020] 各个组分的重量份数如下：

[0021]

[0022]

[0023] 将所述的聚酯多元醇、催化剂、扩链交联剂、抗老剂、消泡剂和抗静电剂混合，即可获得聚氨酯树脂A组分；

[0024] 所述的聚氨酯树脂B组分为所述聚酯多元醇与二异氰酸酯的反应产物；

[0025] 重量份数为：

[0026] 二异氰酸酯100份，聚酯多元醇40～100份；优选的60～80份;

[0027] 所述的二异氰酸酯为4,4′-二甲苯甲烷二异氰酸酯MDI；

[0028] 所述的聚酯多元醇为二元醇和二元酸，在催化剂钛酸四异丙酯存在下的反应产物，羟值为224.4～56.1mgKOH/g，重均分子量为500～2000；

[0029] 聚氨酯树脂B组分的制备方法，包括如下步骤：

[0030] 将所述的聚酯多元醇与二异氰酸酯混合反应，反应温度为40℃～90℃，优选60～70℃，反应时间为2～8小时，优选3～4小时，即可得到所述聚氨酯树脂B组分；

[0031] 所述聚氨酯树脂A组分与所述聚氨酯树脂B组分的用量为：

[0032] A组分的活泼氢摩尔数与B组分的异氰酸酯基团的摩尔数之比为100∶110；

[0033] 所述聚氨酯树脂，可以用于制备高硬度高透明打印机刮刀片，制备方法包括如下步骤：将所述的聚氨酯树脂A组分与所述的聚氨酯树脂B组分混合，混合温度为30℃～80℃，浇注至100～120℃模具中，在100～120℃的平板硫化机中固化成型20～60min，成型脱模后，放置90～110℃的烘箱后硫化8～24h，即可获得高硬度高透明打印机刮刀片。

[0034] 本发明的有益效果是：

[0035] 采用本发明方法制备的聚氨酯树脂用于制备打印机刮刀片，其制成的刮刀片具有高硬度、高回弹性、高透明和抗静电等特点，延长了打印机刮刀片的使用寿命。杜绝了使用过程中所产生的静电隐患，同时，所采用的原料及其合成树脂达到国际安全标准的要求，是真正的环保型透明刮片。

[0036] 具体实施方法

[0037] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件和要求做一些非本质的改进和调整。

[0038] 实施例1

[0039] 在配有蒸馏塔和回流液接收器的可加热反应釜中，加入11.73kg的己二酸，依次加入2.99kg的乙二醇和4.78kg的1,4-丁二醇，打开搅拌装置和氮气气氛保护装置后升温至140℃，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。再添加1.94g的催化剂钛酸四异丙酯TIPT，降低压力至12.5±2.5mbar，升高温度至220℃左右，继续缩聚反应，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。测定反应容器内混合物的羟值和酸值，当羟值为56.1mgKOH/g，且酸值达到0.4mgKOH/g左右时（即重均分子量达到2000左右），冷却反应容器，使温度降低至室温，终止反应，得到聚酯多元醇1。

[0040] 实施例2

[0041] 在配有蒸馏塔和回流液接收器的可加热反应釜中，加入11.52kg的己二酸，依次加入3.99kg的乙二醇和3.99kg的1,4-丁二醇，打开搅拌装置和氮气气氛保护装置后升温至140℃，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。再添加2.23g的催化剂钛酸四异丙酯TIPT，降低压力至12.5±2.5mbar，升高温度至220℃左右，继续缩聚反应，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。测定反应容器内混合物的羟值和酸值，当羟值为112.2mgKOH/g，且酸值达到0.4mgKOH/g左右时（即重均分子量达到1000左右），冷却反应容器，使温度降低至室温，终止反应，得到聚酯多元醇2。

[0042] 实施例3

[0043] 在配有蒸馏塔和回流液接收器的可加热反应釜中，加入12.36kg的己二酸，依次加入4.76kg的乙二醇和2.38kg的1,4-丁二醇，打开搅拌装置和氮气气氛保护装置后升温至140℃，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。再添加2.14g的催化剂钛酸四异丙酯TIPT，降低压力至12.5±2.5mbar，升高温度至220℃左右，继续缩聚反应，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。测定反应容器内混合物的羟值和酸值，当羟值为37.4mgKOH/g，且酸值达到0.4mgKOH/g左右时（即重均分子量达到3000左右），冷却反应容器，使温度降低至室温，终止反应，得到聚酯多元醇3。

[0044] 实施例4

[0045] 在配有蒸馏塔和回流液接收器的可加热反应釜中，加入10.88kg的己二酸，依次加入5.17kg的乙二醇和3.45kg的1,4-丁二醇，打开搅拌装置和氮气气氛保护装置后升温至140℃，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。再添加2.41g的催化剂钛酸四异丙酯TIPT，降低压力至12.5±2.5mbar，升高温度至220℃左右，继续缩聚反应，反应过程中通过蒸馏除去生成物水。测定反应容器内混合物的羟值和酸值，当羟值为224.4mgKOH/g，且酸值达到0.4mgKOH/g左右时（即重均分子量达到500左右），冷却反应容器，使温度降低至室温，终止反应，得到聚酯多元醇4。

[0046] 实施例5～10

[0047] 按照表Ⅰ所列举的聚氨酯A组分各原料添加量的数据，准确称取各原料，并投入反应釜中，在45℃下混合3小时后出料，密封保存，得到聚氨酯树脂A组分；

[0048] 按照表Ⅰ所列举的聚氨酯B组分各原料添加量的数据，准确称取各原料，并投入反应釜中，实施例5～7在60℃条件下反应4小时，实施例8～10在70℃条件下反应3小时，真空脱除气泡后降低温度至40℃，取样分析游离-NCO含量，密封保存以备用，得到聚氨酯树脂B组分；

[0049] 控制表Ⅰ所列举的实施例5～6的A组分和B组分的温度均为30℃，实施例7～8的A组分和B组分的温度均为50℃，实施例9～10的A组分和B组分的温度均为80℃，调整A组分和B组分的用量，使A组分的活泼氢摩尔数与B组分的-NCO的摩尔数之比为
100∶110，将两组分混合后，将实施例5～6中混合后的两组分浇注至100℃模具中，在
100℃的平板硫化机中固化成型60min，将实施例7～8中混合后的两组分浇注至110℃模具中，在110℃的平板硫化机中固化成型40min，实施例9～10中混合后的两组分浇注至
120℃模具中，在120℃的平板硫化机中固化成型20min，成型脱模后，实施例5～6在90℃的烘箱中后硫化24h，实施例7～8在100℃的烘箱中后硫化16h，实施例9～10在110℃的烘箱中后硫化8h，获得高硬度高透明打印机刮刀片。

[0050] 表Ⅰ

[0051]

[0052]

[0053] 上述实施例中所用原料来源如下：

[0054] 抗静电剂为浙江华峰新材料股份有限公司的AT-6；

[0055] UV-531为德国巴斯夫公司的Chimassorb81；

[0056] 铋锌复合催化剂为美国领先化学品公司的BiCAT8；

[0057] 4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为德国巴斯夫公司的LupranateM和Lupranate MS。