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西王膠輥商標 滁州市西王輥業有限責任公司(原滁州市膠輥廠),滁州是“長三角城市群”成員城市,“南京都市圈”核心層城市,。我廠是國內建廠較早的膠輥專業化生產廠家,,生產的“西王”牌系列膠輥為各行各業提供不同的用途。
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MDI聚氨酯篩網的工藝與預聚體的制備

聚氨酯彈性體是一種介于普通橡膠與塑料之間的高分子材料[1],其最大特點是硬度范圍寬且賦于 彈性,耐磨性好,機械強度高,其應用范圍十分廣泛,到目前為止已由國防、航天部門擴大到冶金、石 油、采礦、汽車、水利、紡織、醫療、體育、糧食加工、建材等眾多領域。
聚氨酯篩板是近年來發展起來的用于礦山選礦、分級、脫水等篩機上替代金屬篩板的一種新型制 品。主要用于煤礦、鐵礦、銅礦、金礦等各種礦石的分級、篩選、脫水等場所,是振動篩必備的配件之 一。聚氨酯篩板根據其結構可分為弛張篩板、張力篩板、板式篩板和復合篩板等。目前,國內絕大部 分聚氨酯篩板是由TDI型澆注聚氨酯彈性體制造的,采用MDI型澆注聚氨酯來加工制造篩板在國外技術 已十分成熟,而我國目前采用MDI型澆注聚氨酯加工篩板的廠家還相對較少,主要原因是該體系的加工 技術難度較大,對澆注設備要求高[2]。
本文采用半預聚體法,以自制聚酯多元醇和MDI為主要原料制備了適用于機器澆注的聚氨酯篩板澆 注物料,該體系澆注物料粘度、凝膠固化時間適中,能夠滿足小開口條縫篩的生產。
1實驗部分
1.1主要原料
二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI),工業級,煙臺萬華;聚酯多元醇PES1,相對分子質量1500,自 制;聚酯多元醇PES2,相對分子質量2000,自制;聚酯多元醇PEDA,相對分子質量2000,自制;聚酯 多元醇PEPA,相對分子質量2000,自制;1,4-丁二醇(BDO),工業級,日本三菱;催化劑CT1,復 配;CT2,復配;CT3,復配。
1.2澆注物料及試樣的制備 1.2.1半預聚體的合成
向裝有攪拌器、溫度計、真空管的燒瓶中加入聚酯多元醇,在100?110°C下真空脫水2?3h,然后 降溫至60°C左右,密閉備用。向燒瓶中加入計量好的MDI,按計量比逐步加入脫過水的聚酯多元醇,控 制反應溫度在80C±5C,氮氣流保護條件下反應1?3h后出料,即得半預聚體(A組分)。
1.2.2擴鏈劑B組分的制備
向裝有攪拌器、溫度計、真空管的燒瓶中加入計量好的聚酯多元醇和各種助劑,在100?110C下
真空脫水2?3h,然后降溫至60?70°C出料,即得擴鏈劑B組分。
1.2.3擴鏈劑C組分BD0的處理
向裝有攪拌器、溫度計、真空管的燒瓶中加入多元醇BD0,在90±5C下真空脫水5?6h后,測試水 含量,合格后降溫至50?60C后出料,密封保存,即得擴鏈劑C組分。
1.2.4試樣的制備
先將A、B、C三組分物料預熱至操作工藝溫度范圍內,然后按比例稱量,加入催化劑CT1混合均 勻,脫氣至基本無泡后,澆入已預熱的模具中,硫化30?60min后脫模,繼續在工藝溫度下后硫化24 h 時間,即得試樣。試樣在常溫下放置7天后測試性能。
1.2.5性能測試
硬度(邵氏A):GB/T531.1—2008;拉伸強度:GB/T528 — 2009;斷裂伸長率:GB/T528 — 2009; 撕裂強度:GB/T529 — 2008;回彈性:GB/T1681 — 2009;磨耗:DIN 53516—1987。
2結果與討論
不同軟段結構聚酯多元醇對彈性體性能的影響
采用聚酯多元醇PES1和MDI為原料合成半預聚體A組分,分別以不同結構聚酯多元醇PES2、PEDA和 PEPA作為擴鏈劑B組分,BD0作為擴鏈劑C組分,制備硬段含量為33%的試樣,考察聚酯多元醇結構對彈 性體性能的影響,結果見表1。
表1不同軟段結構聚酯對聚氨酯彈性體性能的影響
聚酯多元醇 PES2 PEDA PEPA
硬度(邵A) 86 84 82
拉伸強度/Mpa 47 42 38
斷裂伸長率/% 600 480 540
撕裂強度/(N/mm) 98 88 75
回彈/% 45 40 40
DIN/mm3 44 61 74
從表1數據可以看出,在彈性體硬段含量相同的條件下,采用PES2聚酯作為B組分所制備的彈性體 綜合性能最好,采用PEDA結構聚酯制備的彈性體性能適中,而采用PEPA所制備的彈性體性能最差,尤 其是耐磨性和撕裂強度變差。
物料溫度對彈性體性能的影響
所用的二異氰酸酯為4,4'-MDI結構,其NC0基團活性較高,導致MDI
體系澆注物料在澆注時凝膠時間較短,增加了該類體系物料的加工難度。因此,物料溫度的選 擇,顯得尤為重要。表2著重考察了在A組分料溫和模具溫度不變及硬段含量為30%時,擴鏈劑(B + C)組 分溫度對彈性體性能的影響。
料溫/°c 55 60 65 70
凝膠時間/s 400 380 150 100
硬度(邵A) 83 83 81 80
拉伸強度/Mpa 47 46 47 45
斷裂伸長率/% 607 615 605 620
撕裂強度/(N/mm) 96 95 95 94
回彈/% 44 44 45 45
DIN/mm3 43 42 43 42
注:凝膠時間是混合物料注入模具后開始計時,澆注前操作時間相同。
從表2可以觀察到,隨著擴鏈劑溫度的提高,混合物料注入模具后凝膠時間逐步縮短,但對彈性體 性能的影響不大,對操作工藝性影響較大,因此在聚氨酯篩板實際生產過程中,要根據不同篩板型號 及用料量,來選擇合適的溫度和機器吐出量,以保證篩板的質量。
2.3模具溫度的影響
半預聚體和擴鏈劑組分混合后的反應是放熱過程,在料溫固定的情況下,模具溫度的影響不可忽 視,選取硬段含量為33%配方,考察了模具溫度對彈性體性能的影響,實驗結果見表3。
表3模具溫度對彈性體性能的影響
模溫/c 90 100 120
凝膠時間/s 110 95 60
硬度(邵A) 87 86 83
拉伸強度/Mpa 48 47 43
斷裂伸長率/% 590 600 580
撕裂強度パN/mm) 97 98 90
回彈/% 46 45 42
DIN/mm3 43 44 46
制品外觀 白色 白色 發青
從表3可以明顯看出,當模具溫度高時,凝膠時間明顯縮短,彈性體的綜合性能有所降低,尤其 是硬度和撕裂強度,降低頗為明顯,制品外觀偏透明,這可能是由于模溫高導致長鏈醇和BDO反應不協 調,致使彈性體微相分離不徹底的緣故。
2.4催化劑的篩選
聚氨酯篩板加工成型過程中對澆注物料固化初始強度要求較高,如果初始強度差,則脫模時容易 脫壞篩板,導致廢品率增加。對于MDI體系三組分澆注物料來說,一般需要添加催化劑來調整三組分 間反應的協調性及彈性體的初始強度,然而不同催化劑催化效率不同,因此選擇合適的催化劑尤為重 要。在硬段含量相同條件下,考察了三種催化劑對澆注物料固化速度及初始強度的影響,實驗結果見 表4。
催化劑種類 CT1 CT2 CT3
硬段含量/% 33 33 33
凝膠時間/s 300?350 120?200 400?600
30 min后初始強度 有韌性,不易破壞 有韌性,不易破壞 蠟狀
由表4可以看出,催化劑CT1的催化效果最佳,其凝膠時間適宜,且初始強度較好,能夠滿足篩板 行業對澆注物料初始強度要求,CT2催化活性較高,難以控制凝膠時間,不利于篩板加工,CT3相比之 下,催化效率最差,初始強度不能滿足生產要求。
催化劑用量對彈性體性能的影響
在半預聚體法合成工藝中,由于其多元醇組份包含有活性差異較大的多種多元醇,因此這就需要 用催化劑來調整反應的平穩性,催化劑的用量也是影響彈性體性能的關鍵因素。
表5催化劑用量對彈性體性能的影響
聚酯多元醇   PES2  
催化劑CT1占PU質量分數/% 0.05 0.2 0.3
凝膠時間/s 300 180 90
硬度(邵A) 94 91 88
拉伸強度/Mpa 50 48 46
斷裂伸長率/% 555 550 570
撕裂強度/(N/mm) 115 110 98
回彈/% 43 45 45
DIN/mm3 48 46 47
制品外觀 白色 白色 發青
從表5可以看出,催化劑對彈性體的影響效果與模具溫度的影響有些類似,即催化劑和模溫都能提 高物料的反應速率,縮短凝膠時間,對產品的硬度和外觀影響較大,因此選擇合適的催化劑用量尤為
重要。
2.6與國外同類體系材料對比
將研制的MDI/聚酯型聚氨酯篩板用澆注物料與國外公司生產的同類體系材料性能進行對比,如表6
所示。
表6與國外公司主要性能對比
自制 國外公司
硬度(邵A) 86 91 85 90
拉伸強度/MPa 47 48 49 41
斷裂伸長率/% 600 550 650 650
撕裂強度/(N/mm) 98 110 109 120
回彈% 45 45 45 45
DINmm3 44 46 45 45
1、 聚酯多元醇的結構、料溫、模溫及催化劑對MDI/聚酯型彈性體的性能影響較大,因此選擇合適 的聚酯結構、催化劑及工藝參數是制備MDI/聚酯型聚氨酯篩板的關鍵;
2、 與國外相應產品進行了對比,研制的澆注物料性能與國外產品相當,能夠滿足聚氨酯篩板的性 能要求;
3、 研制的MDI/聚酯型聚氨酯篩板用澆注物料,與進口料相比,性價比較高。
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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