矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法
【专利摘要】本发明属于有机高分子材料制品【技术领域】，具体涉及一种矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法。由如下重量份数的原料制成：多元醇0.8-1.2份，多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份；其中多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。本发明并提供其制备方法，先制备预聚体和固化组分，然后浇注制得产品。制备得到的工程轮胎耐磨是橡胶的3-10倍，承载大，耐穿透，而且本工艺内生热低，使用寿命长，是橡胶轮胎的2-4倍，且加工成本低，无污染。具有成本低、弹性好、滚动阻力小、生热低等优势，还提供其制备方法，工艺简单成本低。
【专利说明】矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机高分子材料制品【技术领域】，具体涉及一种矿山用聚氨酯工程轮胎及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于近年来地下矿藏挖掘业自动化程度迅速提高，工程轮胎市场需求量急剧增力口，加之传统橡胶轮胎其生产工艺技术要求更高，生产设备精度也要求更严格，投资巨大。
[0003]现有技术大多采用橡胶制作工程轮胎，工艺复杂，成本高，污染大不环保。制作的工程轮胎产品不耐磨，不耐油、不耐穿刺、承载力小、使用寿命短等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种矿山用聚氨酯工程轮胎，耐磨性能是普通橡胶的3-10倍，承载大，耐穿透，而且本工艺内生热低，使用寿命长，是橡胶轮胎的2-4倍，且加工成本低，无污染。具有成本低、弹性好、滚动阻力小、生热低等优势，还提供其制备方法，工艺简单成本低。
[0005]本发明所述的矿山用聚氨酯工程轮胎，多元醇0.8-1.2份，多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份；其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。
[0006]多元醇采用聚酯多元醇218与`聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成，能够降低成本提高性能。聚酯多元醇218为市购，购于青岛新宇田化工有限公司，物理性能优越，价格低，但内生热大；PTMG (聚四氢呋喃醚)价格高，是聚酯多元醇的3倍，但内生热是聚酯的三分之一，将两种料混合既降低了成本又大大提高了它的性能。
[0007]多异氰酸酯优选为TDI。多异氰酸酯有多种，我们采用甲苯二异氰酸酯，其命名是根据NCO反应基团在苯环上所处的位置不同来区分，它有2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6甲苯二异氰酸酯两种异构体。T65为2，4-TDI和2，6-TDI两种异构体比例为(65±2) %和(35 ± 2) %的混合体；T80为2，4-TDI和2，6-TDI两种异构体比例为(80 ± 2) %和(20 ± 2) %的混合体；Τ100为2，4-TDI含量大于95%的产品，其2，6-TDI含量甚微。多异氰酸酯优选采用 TDI TlOO0
[0008]固化剂为DADMT (2，4_ 二胺基_3，5_ 二甲硫基甲苯)。现有一般采用的固化剂为MOCA (4，4’ - 二氨基-3，3’ - 二氯二苯甲烷)，其常温下为固态，熔点为107°C，易结晶，长时间加温易变色、变质，使用时温度为110°C左右，这样预聚体温度须达到75°C左右，混合固化时反应速度快，难操作，在较高温度下树脂化，有燃烧和爆炸危险，且有致癌性。DADMT常温下为液态，使用时不用加热，易操作，且预聚体的温度可自由控制，使得制备得到的轮胎性能优异。
[0009]反应控制剂为二月桂酸二丁基锡。
[0010]矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法包括以下步骤:[0011](I)半预聚体的制备:
[0012]将多元醇脱水，加入多异氰酸酯，温度控制在70-100°C，混合反应制得半预聚体；
[0013](2)固化组分的制备:
[0014]将多元醇脱水，与固化剂DADMT混合，得到固化组分；
[0015](3)工程轮胎的制备:
[0016]将半预聚体和固化组分混合，加入反应控制剂反应，注入模具，硫化脱模即可；
[0017]其中:步骤(I)与步骤(2)中使用的多元醇的重量比为1:0.8-1.2。
[0018]步骤(I)和步骤(2)中脱水温度为110-120°C，时间为4小时-8小时。
[0019]多元醇分为两部分加入，其中一部分与异氰酸酯反应生成预聚体，另一部分和固化剂等混合，在浇注时加入。这种方法生成的预聚体中游离的NCO基团含量较高，一般为12%到15%，故经常把这种预聚体称为“半预聚体”。
[0020]其特点是:①预聚体的组分粘度较低，可以调到与固化剂混合组分粘度相接近；②采用的是半预聚体法，就是多元醇A分开一部分与TDI反应，一部分与固化剂混合，这样既提高了混合的均匀性，又改善了聚氨酯弹性体的一些性能。这种方法便于实现工业化。特殊工艺保证了一次加工成型整体结构，保证了其高性能，使用寿命长。整体浇注加工工艺一次成型不分离，复合结构提高了密度。内生热比国内同类产品降低了 3倍。
[0021]综上所述，本发明具有以下优点:
[0022](I)制备得到的 矿山用聚氨酯工程轮胎，耐磨是橡胶的3-10倍，承载大，耐穿透，而且本工艺内生热低，使用寿命长，是橡胶轮胎的2-4倍，且加工成本低，无污染。
[0023](2)省去了庞大的生产设备，大大简化了加工工艺，使材料混合、成型、硫化实现一体化。
[0024](3)工艺上操作方便，配方易变更改动，工艺简单，成本低，较橡胶工艺大大节约了人力物力。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6混合制成。
[0028](I)将50g多元醇加温至110°C真空脱水4小时，降至70°C，加入TDI T10025g，温度控制在90°C，混合反应2小时制得半预聚体；
[0029](2)将50g多元醇加温至110°C真空脱水4小时，降至70V’与IOg固化剂DADMT
混合；
[0030](3)将步骤(I)和步骤(2)制备得到的产品混合，加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡T120.0lmg,快速搅拌反应10分钟，注入模具放入120°C的烘箱中，硫化20小时，脱模即可。
[0031]对实施例1制备得到的工程轮胎进行性能测试:
[0032]实施例1制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度；橡胶轮胎的硬度为70度左右，普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
[0033]实施例1制备得到的轮胎弹性为30度，橡胶轮胎的弹性为30度左右，普通聚氨酯的弹性为20度左右；
[0034]实施例1制备得到的轮胎扯断强度为55Mpa，橡胶的扯断强度为为20Mpa，是橡胶的2.75倍。
[0035]实施例2:
[0036](I)将24kg多元醇加温至115°C真空脱水6小时，降至75°C，加入TDI T10020kg,温度控制在98°C，混合反应4小时制得半预聚体；
[0037](2)将16kg多元醇加温至115°C真空脱水6小时，降至75°C，与固化剂DADMTlOkg
混合；
[0038](3)将步骤(I)和步骤(2)制备得到的产品混合，加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡0.0lmg 一滴，快速搅拌反应10分钟，注入模具放入120°C的烘箱中，硫化20小时，脱模即可。
[0039]其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:10混合制成。
[0040]对实施例2制备得到的工程轮胎进行性能测试:
[0041]实施例2制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度；橡胶轮胎的硬度为70度左右，普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
[0042]实施例2制备得到的轮胎弹性为31度，橡胶轮胎的弹性为30度左右，普通聚氨酯的弹性为20度左右；
`[0043]实施例2制备得到的轮胎扯断强度为60Mpa，橡胶的扯断强度为为20Mpa，是橡胶的3.0倍。
[0044]实施例3
[0045](I)将48kg多元醇加温至120°C真空脱水8小时，降至75°C，加入TDI T10030kg,温度控制在78°C，混合反应4小时制得半预聚体；
[0046](2)将72kg多元醇加温至120°C真空脱水8小时，降至75°C，与固化剂DADMT15kg
混合；
[0047](3)将步骤(I)和步骤(2)制备得到的产品混合，加入反应控制剂二月桂酸二丁基锡0.0lmg 一滴，快速搅拌反应10分钟，注入模具放入120°C的烘箱中，硫化20小时，脱模即可。
[0048]其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:8混合制成。
[0049]对实施例3制备得到的工程轮胎进行性能测试:
[0050]实施例3制备得到的轮胎的硬度为邵氏A90度；橡胶轮胎的硬度为70度左右，普通聚氨酯的硬度自15到90度可调。
[0051]实施例3制备得到的轮胎弹性为30，橡胶轮胎的弹性为30度左右，普通聚氨酯的弹性为20度左右；
[0052]实施例3制备得到的轮胎扯断强度为65Mpa，橡胶的扯断强度为为20Mpa，是橡胶的3.25倍。
【权利要求】
1.一种矿山用聚氨酯工程轮胎，其特征在于:由如下重量份数的原料制成:多元醇0.8-1.2份，多异氰酸酯0.25-0.4份、固化剂0.1-0.2份、反应控制剂0.00001份;其中:多元醇由聚酯多元醇218与聚四氢呋喃醚以重量比为2:6-10混合制成。
2.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎，其特征在于:多异氰酸酯为TDI。
3.根据权利要求2所述的矿山用聚氨酯工程轮胎，其特征在于:多异氰酸酯为TDITlOOo
4.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎，其特征在于:固化剂为DADMT。
5.根据权利要求1所述的矿山用聚氨酯工程轮胎，其特征在于:反应控制剂为二月桂酸二丁基锡。
6.一种1-5所述的矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)半预聚体的制备: 将部分多元醇脱水，加入多异氰酸酯，温度控制在70-10(TC，混合反应制得半预聚体； (2)固化组分的制备: 将另一部分多元醇脱水，与固化剂DADMT混合，得到固化组分； (3)工程轮胎的制备:`` 将半预聚体和固化组分混合，加入反应控制剂反应，注入模具，硫化脱模即可； 其中:步骤(I)与步骤(2)中使用的多元醇的重量比为1:0.8-1.2。
7.根据权利要求6所述的矿山用聚氨酯工程轮胎的制备方法，步骤(I)和步骤(2)中脱水温度为110-120°C，时间为4小时-8小时。
【文档编号】C08G18/32GK103435777SQ201310362938
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】辛浩波, 张合军, 张宗喜, 高宗山, 张雪颖 申请人:淄博启明星新材料有限公司