淺析耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料及其應用

黃鐘亮

（大連固瑞聚氨酯股份有限公司 遼寧大連 116000）

1 概述

聚氨酯特種隔熱澆注料采用耐磨聚醚多元醇和聚酯多元醇提高了彈性體的耐磨強度，工業上通常根據使用的多羥基化合物的不同，將聚氨酯澆注料分為聚醚型和聚酯型兩大類。聚酯型的CPU機械強度和耐熱性均優于聚醚型。這主要是因為聚酯多元醇分子中大量極性羰基的存在，尤其是芳環的引入增大了分子間的作用力，減少了分子鏈的柔性，提高了耐熱性。用耐磨型聚醚多元醇制備的聚氨酯彈性體具有較高模量和強度，能夠提供聚氨酯產品優異耐磨性。故本文主要研究耐磨型聚氨酯澆注料。

2 耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料性能分析

2.1 實驗部分

通過采用聚醚多元醇（PTMG1000）、聚酯多元醇、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI-100）、甲苯二異氰酸酯（TDI-100）、固體 MOCA、有機鉍類催化劑、胺類催化劑等基本原材料開展相關實驗。

在實驗過程中，A組分制備：聚醚多元醇（PTMG1000）將MDI-100、TDI-100熔化加入后冷卻至20℃（以不析出結晶為準）。將聚醚多元醇（PTMG1000）、聚酯多元醇分4～5次緩慢加入，保持攪拌，同時用冷水浴降溫，要求加料過程中，溫度不能超過80℃。放熱過程結束后，保溫85±5℃，并保持攪拌，約1h后，取樣分析NCO含量，合格后，停止加熱和攪拌，自然熟化24h。緩慢加熱85℃，脫泡，至液體澄清透明，分裝備用。B組分制備：將固體MOCA加熱熔化，倒入水含量合格的乙酸乙酯中，備用。把準備好一定量A組份（75℃～80℃）貼壁緩慢倒入料杯，需保證沒有氣泡，如有氣泡應排出；保持低速攪拌，緩慢按比例倒入乙組分（75℃～80℃），保持攪拌1min左右，緩慢倒入模具中，如有氣泡，應用電吹風小心的吹掉，個別的泡也可用細鐵絲挑破。室溫固化成型、硫化完全，室溫放置7d后，測試產品性能。

2.2 結果與討論

2.2.1 多元醇種類的選擇

用于聚氨酯彈性體合成的多元醇主要有聚酯多元醇和聚醚多元醇，而聚酯多元醇分子中大量極性羰基的存在，尤其是芳環的引入增大了分子間的作用力，減少了分子鏈的柔性，提高了耐熱性。但由于聚酯多元醇含有酯基而易于水解，且聚酯多元醇易產生結晶、粘度較大，操作性能差，因此添加量要適當。而選擇聚醚多元醇時，選擇耐水解性能優良、粘度相對較小的聚醚多元醇用于制備隔熱澆注料。為滿足其使用要求，本實驗A料中采用PTMG1000用作聚氨酯中的軟段，PTMG型聚氨酯彈性體具有較高模量和強度，能夠提供聚氨酯產品優異耐水解、耐磨、低溫柔性等性能。

2.2.2 異氰酸酯的選擇

異氰酸酯品種常用的有兩種，即甲苯二異氰酸酯（TDI）和二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）。TDI-100結構規整，可用于合成特殊的預聚體，主要用于聚氨酯彈性體，TDI的蒸氣壓較高，易揮發，在生產過程中對人體有危害，添加時要注意做好防護。MDI的蒸氣壓低，不易揮發，存在于半預聚物中不會對環境造成大的危害；其次MDI的兩個NCO基團相距較遠，且周圍無取代基，因此這兩個NCO的活性都較大，比TDI的活性要高。本產品采用的MDI和TDI均推薦使用進口原料。

2.2.3 催化劑的選擇

不用催化劑時制品凝膠時間偏長，強度增長也慢，脫模時間較長。這是因為在沒加催化劑的情況下，OH基與NCO基的反應速度較慢，即使采用高活性聚醚也很難解決這個問題。加入催化劑后反應速度明顯加快，開模強度與原來相比有了很大的提高。通過大量的試驗證明，選用有機鉍類催化劑和胺類催化劑配合使用效果最佳，這是由于有機鉍類催化劑偏重于前期催化，胺類催化劑偏重于后期催化，將兩者按一定比例配合使用，可以較好地調控前期凝膠時間和后期開模時間，從而實現在生產過程中既有較好的流動性，又有較高的生產效率，更加適合流水線生產工藝要求。

3 案例分析：軍工用耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料分析

3.1 目標

耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料材料研究成功后，拓寬了聚氨酯隔熱澆注料在耐磨領域應用，可應用于軍工現代化，并且在民用方面也有廣闊的應用前景。

本產品為可澆注的聚氨酯彈性體，采用特種聚氨酯材料，提高了彈性體的耐磨強度，可以此來抵抗軍用飛機在飛行過程中遇到的風沙大等問題。

3.2 項目內容

本項目是由兩種組份A、B組成，其中A組份主要成分是多種異氰酸酯和多元醇制備的預聚體，B組份是擴鏈劑、催化劑、觸變劑等組成。兩種組份在75℃～80℃條件下，按比例混合攪拌，脫出氣泡快速澆注到需要澆注的產品上，硫化完全，保證室溫放置7d以上。

性能指標如表1所示。

表1 性能指標

4 結語

綜上所述，在當前條件下，耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料具有極為突出的應用優勢，有關人員應該從工業工程的客觀實際出發，充分遵循耐磨特種聚氨酯隔熱澆注料的基本應用規律，切實優化其應用流程，強化其應用效果，為促進工程建設事業的高質量、高水平、高效率發展提供可靠保障。