一种稳定NDI预聚体及其制备方法和应用

摘要

本发明属于化工合成技术领域，具体涉及一种稳定NDI预聚体及其制备方法和应用。所述稳定NDI预聚体的制备方法，包括以下步骤：1)聚酯多元醇的制备；2)稳定NDI预聚体的制备方法。本发明解决了NDI在合成预聚体后不稳定，不易储存的问题，本发明在制备聚酯的过程中不加任何的催化剂，从而聚酯多元醇中没有任何的催化剂残留，并且在合成预聚体的过程中加入适量的抗氧剂，阻断了在短期内继续反应的进行，制备出了稳定的NDI预聚体，储存时间长达到6个月。

权利要求

1.一种稳定NDI预聚体的制备方法，其特征在于，由以下步骤制备得到：

1)聚酯多元醇的制备：以重量百分数计，将二元酸/酐64.4～68.3％、小分子二元醇

31.7～35.6％加入反应釜中加热，反应出水完毕后保温，再采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在0.05％以下时，开始降温放料，得到聚酯多元醇；

2)稳定NDI预聚体的制备方法：以重量百分数计，将聚酯多元醇76.4～88.7％和抗氧剂

0.1～0.3％加热后，加入NDI11.2-23.3％混合均匀并进行反应，真空脱除气泡，得到NDI型预聚体；

所述步骤1)反应釜中通氮气保护，当温度升至130-140℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在100～102℃，再将温度升至220～230℃，当出水完毕后，保温2-3小时；

所述步骤2)中将聚酯多元醇和抗氧剂加热到125-140℃，加入NDI混合均匀后在125-

130℃条件下反应30-60分钟；

所述抗氧剂为1076。

2.根据权利要求1所述的一种稳定NDI预聚体的制备方法，其特征在于，所述二元酸/酐为己二酸、丁二酸、对苯二甲酸或苯酐。

3.根据权利要求1所述的一种稳定NDI预聚体的制备方法，其特征在于，所述小分子二元醇为乙二醇、1,2丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或一缩二乙二醇中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的一种稳定NDI预聚体的制备方法，其特征在于，所述聚酯多元醇的数均分子量在1500～3000之间。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述方法制备得到的稳定NDI预聚体，其特征在于，稳定NDI预聚体的异氰酸根含量为2.0-5.0％。

6.一种采用权利要求5所述稳定NDI预聚体制备聚氨酯弹性体制品的方法，其特征在于，储存6个月后，将NDI预聚体和扩链剂进行混合反应，然后经浇注、脱模、后硫化制得聚氨酯弹性体制品。

7.根据权利要求6所述制备聚氨酯弹性体制品的方法，其特征在于，所述混合温度为

90-100℃，然后浇注到100-120℃的模具中，脱模时间在60-90分钟，在110-120℃后硫化40-

50小时。

8.根据权利要求6所述制备聚氨酯弹性体制品的方法，其特征在于，所述扩链剂为1,4丁二醇，其与NDI预聚体的质量比为2.1-5.1:100。

说明书

一种稳定NDI预聚体及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于化工合成技术领域，具体涉及一种稳定NDI预聚体及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 聚氨酯弹性体是介于塑料与橡胶之间的一种高分子合成材料，具有优良的耐磨性、良好的力学强度及耐油、耐低温、耐臭氧老化等性能，因而广泛用于胶辊、油封、汽车轮胎等领域。聚氨酯弹性体按所用异氰酸酯的不同分为TDI型、MDI型、PPD型、NDI型等预聚体，各种类型的聚氨酯弹性体产品各有优缺点，相比起其它种类的弹性体1,5萘二异氰酸酯(NDI)弹性体具有优异的动态性能和耐热耐油性能。但因NDI是一种极其活泼的化合物，合成的预聚体贮存稳定性不好，在短期内会继续发生反应，导致这样的预聚体不稳定，不易储存，在实际的生产中一般合成预聚体后，在30分钟内就得用完，时间一长NCO％含量就会下降，预聚体就会发浑变质，产品性能丧失。

发明内容

[0003] 为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种稳定NDI预聚体及其制备方法和应用。

[0004] 一种稳定NDI预聚体的制备方法，包括以下步骤：

[0005] 1)聚酯多元醇的制备：以重量百分数计，将二元酸/酐64.4～68.3％、小分子二元醇31.7～35.6％加入反应釜中加热，反应出水完毕后保温，再采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在0.05％以下时，开始降温放料，得到聚酯多元醇；

[0006] 2)稳定NDI预聚体的制备方法：以重量百分数计，将聚酯多元醇76.4～88.7％和抗氧剂0.1～0.3％加热后，加入NDI 11.2～23.3％混合均匀并进行反应，真空脱除气泡，得到NDI型预聚体。

[0007] 所述步骤1)反应釜中通氮气保护，当温度升至130-140℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在100～102℃，再将温度升至220～230℃，当出水完毕后，保温2-3小时。

[0008] 所述步骤2)中将聚酯多元醇和抗氧剂加热到125-140℃，加入NDI混合均匀后在125-130℃条件下反应30-60分钟。

[0009] 所述二元酸/酐为己二酸、丁二酸、对苯二甲酸或苯酐，优选为己二酸。

[0010] 所述小分子二元醇为乙二醇、1,2丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇或一缩二乙二醇中的一种或两种以上。

[0011] 所述聚酯多元醇的数均分子量在1500～3000之间。

[0012] 所述抗氧剂为1076、1010或BHT。

[0013] 一种所述方法制备得到的稳定NDI预聚体，稳定NDI预聚体的异氰酸根含量为2.0-5.0％。

[0014] 一种采用所述稳定NDI预聚体制备聚氨酯弹性体制品的方法，即储存6个月后，将NDI预聚体和扩链剂进行混合反应，然后经浇注、脱模、后硫化制得聚氨酯弹性体制品。

[0015] 所述混合温度为90-100℃，然后浇注到100-120℃的模具中，脱模时间在60-90分钟，在110-120℃后硫化40-50小时。

[0016] 所述扩链剂为1,4丁二醇，其与NDI预聚体的质量比为2.1-5.1:100。

[0017] 本发明的优点在于：

[0018] 解决了NDI在合成预聚体后不稳定，不易储存的问题，本发明在制备聚酯的过程中不加任何的催化剂，从而聚酯多元醇中没有任何的催化剂残留，并且在合成预聚体的过程中加入适量的抗氧剂，阻断了在短期内继续反应的进行，制备出了稳定的NDI预聚体，储存时间长达到6个月。

具体实施方式

[0019] 以下结合实施例对本发明做进一步说明。

[0020] 实施例所用材料如下：

[0021] AA：己二酸

[0022] PG：1,2丙二醇

[0023] EG：乙二醇

[0024] BDO：1,4丁二醇

[0025] NDI：1,5萘二异氰酸酯

[0026] 1076：抗氧剂

[0027] 实施例1

[0028] 聚酯多元醇的制备，由以下制备方法得到：以重量百分数计，己二酸66.7％、乙二醇33.3％，加入反应釜中加热，并通氮气保护，当温度升至130℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在102℃，再将温度升至230℃，当出水完毕后，保温3小时，然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在0.05％以下时，即产品合格，开始降温放料，得到分子量为1500的聚酯多元醇。

[0029] 稳定NDI预聚体的制备方法，以重量百分数计，将以上制备的聚酯多元醇76.4％和抗氧剂0.3％加热到125℃，然后加入NDI 23.3％混合均匀，在125℃条件下反应30分钟，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为5.0％的NDI型预聚体，降温装出，氮气密封保存。

[0030] 储存6个月后，将扩链剂(1,4丁二醇)和预聚体按100:5.1比例进行混合反应，混合温度为90℃，浇注到100℃的模具中，脱模时间在60分钟，在120℃后硫化50小时，得到硬度为97A的聚氨酯弹性体制品。

[0031] 实施例2

[0032] 聚酯多元醇的制备，由以下制备方法得到：以重量百分数计，己二酸68％、乙二醇28.8％、1,2丙二醇3.2％，加入反应釜中加热，并通氮气保护，当温度升至140℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在100℃，再将温度升至220℃，当出水完毕后，保温2小时，然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在
0.05％以下时，即产品合格，开始降温放料，得到分子量为2000的聚酯多元醇。

[0033] 稳定NDI预聚体的制备方法，以重量百分数计，将以上制备的聚酯多元醇82.4％和抗氧剂0.2％加热到130℃，然后加入NDI 17.4％混合均匀，在125℃条件下反应30分钟，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为3.5％的NDI型预聚体，降温装出，氮气密封保存。

[0034] 储存6个月后，将扩链剂(1,4丁二醇)和预聚体按100:3.6比例进行混合反应，混合温度为95℃，浇注到110℃的模具中，脱模时间在80分钟，在120℃后硫化48小时，得到硬度为90A的聚氨酯弹性体制品。

[0035] 实施例3

[0036] 聚酯多元醇的制备，由以下制备方法得到：以重量百分数计，己二酸68.3％、乙二醇28.5％、1,2丙二醇3.2％，加入反应釜中加热，并通氮气保护，当温度升至140℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在100℃，再将温度升至220℃，当出水完毕后，保温2小时，然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在0.05％以下时，即产品合格，开始降温放料，得到分子量为2500的聚酯多元醇。

[0037] 稳定NDI预聚体的制备方法，以重量百分数计，将以上制备的聚酯多元醇85.6％和抗氧剂0.2％加热到130℃，然后加入NDI 14.2％混合均匀，在130℃条件下反应30分钟，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为2.8％的NDI型预聚体，降温装出，氮气密封保存。

[0038] 储存6个月后，将扩链剂(1,4丁二醇)和预聚体按100:2.9比例进行混合反应，混合温度为95℃，浇注到110℃的模具中，脱模时间在70分钟，在120℃后硫化48小时，得到硬度为85A的聚氨酯弹性体制品。

[0039] 实施例4

[0040] 聚酯多元醇的制备，由以下制备方法得到：以重量百分数计，己二酸64.4％、乙二醇14.5％、1,4丁二醇21.1％，加入反应釜中加热，并通氮气保护，当温度升至140℃时反应出水，控制回流塔塔顶温度在100℃，再将温度升至220℃，当出水完毕后，保温2小时，然后采用氮气鼓泡工艺把缩聚产生的水分脱出，当釜内物料的酸值小于0.4mg KOH/g，水分含量在0.05％以下时，即产品合格，开始降温放料，得到分子量为3000的聚酯多元醇。

[0041] 稳定NDI预聚体的制备方法，以重量百分数计，将以上制备的聚酯多元醇88.7％和抗氧剂0.1％加热到140℃，然后加入NDI 11.2％混合均匀，在130℃条件下反应60分钟，真空(－0.095MPa)脱除气泡，得到异氰酸根含量为2.0％的NDI型预聚体，降温装出，氮气密封保存。

[0042] 储存6个月后，将扩链剂(1,4丁二醇)和预聚体按100:2.1比例进行混合反应，混合温度为100℃，浇注到120℃的模具中，脱模时间在90分钟，在120℃后硫化40小时，得到硬度为80A的聚氨酯弹性体制品。

[0043] 实施例预聚体的NCO％含量和制品的性能检测结果，具体检测数据如下：

[0044]