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聚氨酯微孔弹性体的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-2-18 14:32:55
以液化MDI(MDI-100LL)、聚合物多元醇、聚醚多元醇、聚氨酯微孔弹性体的扩链剂和水为原料,采用预聚法制备了动静刚度比较低的可应用于高速铁路的聚氨酯微孔弹性体,并对影响其动静刚度比的主要因素进行了研究。

当NCO质量分数为6%~7%,水作发泡剂,采用聚氨酯微孔弹性体的扩链剂,适当加入10份的聚合物多元醇,聚氨酯微孔弹性体的动静刚度比为1.24,适用于高速铁路微孔垫层。

高速铁路没有道砟提供钢轨与路基间的缓冲,为减小动车组通过时无砟轨道刚性结构混凝土轨道板对钢轨的反冲击以及降低对沿线环境造成的噪音污染,普遍在钢轨扣件上使用了微孔垫层。为保证微孔垫层有良好的缓冲减震效果,各国高速铁路相关技术条件中均规定其应有较低的动静刚度比ξ,目前多数国家的高速铁路要求其值小于1.35。

微孔垫层一般可采用聚氨酯微孔弹性体 (PUME),其性能介于塑料和橡胶之间,具有良好的吸收冲击性和耐久性。近年来,国外开发出了水发泡的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)高性能聚醚型PUME被大量应用于高速铁路的微孔垫层。

鉴于此,本实验研究探讨了以液化MDI为原料,水作为发泡剂的PUME材料的动静刚度比,并通过改变发泡剂用量,聚氨酯微孔弹性体的扩链剂和聚合物多元醇发现,当NCO质量分数为6%~7%,采 用BDO和GE-303聚氨酯微孔弹性体的扩链剂时,适当加入10份的聚合物多元醇,聚氨酯微孔弹性体的动静刚 度比可下降到1.24,适用于高速铁路微孔垫层。

主要原料 液化MDI(MDI-100LL),工业级;GEP-330N(羟值33~37mgKOH/g,f=3)、GE-303(羟值445~515mgKOH/g,f=3),工业级;1,4-丁二醇(BDO),分析纯;胺类催化剂,自制复配;聚醚多元醇D(羟值107~117mgKOH/g,f=2)、聚合物多元醇(羟值19~23mgKOH/g,固体质量分数38%~42%,水分≤0.05%,酸值≤0.05mgKOH/g,粘度4000~7000mPa·s),工业级,市售;匀泡剂AK-8804,工业级。

主要实验设备:MTS材料试验机,LandMark250KN型;高速搅拌机,DispermatD-51580;电子万能试验机,DXLL-100;邵A硬度计。



间苯二酚二(2-羟乙基)醚(芳香族二醇扩链剂HER)-固体

产品应用:HER 是一种对称的芳香族二醇扩链剂,它与MDI有着良好的配伍性。广泛应用于混炼型、浇注型、热塑型的PU弹性体制品。这种材料已经被证实能够较大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性,并把收缩性限制到较小,没有污染。同时,该材料除具有芳香族扩链的优点外,还避免了HQEE在稍微降温情况下迅速结晶现象的不足,提供了更好的可塑性、撕裂强度、初始强度、邵氏硬度、压缩变形、断裂变形以及低收缩性、抗切割、柔韧性好、防渗透性、熔点低、操作方便等特殊优点。如铸轮、密封件、压制垫、非粘结合轮胎、泥浆管内衬、滑板轮、鞋部件、饮料容器、氨纶以及软质和硬质包装材料等。

包装储运:纸板桶,内衬黑色塑料袋;20公斤装。



预聚体制备。取一定量MDI-100LL与脱水后的聚醚多元醇D,在氮气保护下加入三口烧瓶中,在80℃左右反应4h,制备了NCO质量分数为6%~7%的PU预聚体,即A组分,然后真空脱除气泡,自然降温后,密封保存。

微孔弹性体制备。将已脱水的聚醚多元醇D、 GEP-330N、BDO、GE-303、聚合物多元醇以及催化剂、AK-8804和水等,按照一定比例和顺序加入到塑料烧杯中,作为B组分。将准确称取的A组分加入B组分中,快速搅拌30~40s后浇入已预热至(70±2)℃的不锈钢模具中并快速合模。在(70±2)℃的烘箱中放置20min后脱模,取出材料,室温放置7d后,检测性能。模具尺寸为289mm×151mm×12mm。

试样性能 拉伸强度、断裂伸长率均按GB/T528—2009测试;邵A硬度按GB/T531—1999测试。 动静刚度比测试方法如下: (a)静刚度测试方法:以(2×103~3×103)N/s 的速度均匀加压力载荷,加至F1=20×103 N和 F2=70×103N,各停留1min,记录样品的位移D1、D2。

(b)动刚度测试方法:施加周期载荷(20×103~70×103)N,加载频率(4±1)Hz,荷载循环1000次,在最后的100次荷载循环中,记录10个循环的实际 施加荷载F3i、 F4i和位移D3i、D4i。计算F3i、F4i、D3i、D4i的平均值,分别记为F3、 F4、D3、D4。

(c)动静刚度比ξ是指动刚度与静刚度之比。

水对PUME动静刚度比的影响水作为PUME的发泡剂,与异氰酸酯反应生成 CO2使弹性体产生微孔气泡,因此水参与反应的量不能太少,否则材料很难产生足够的气孔来保证弹性需要。而参与反应的水量也不能过多,材料发泡倍率高,空气和气泡壁的摩擦会引起能量损耗,使部分机械能转化为热能,宏观表现为动静刚度比增大,且实验测得材料静刚度偏低,达不到(22±2)kN/mm的技术要求。


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