汽车用油水分离器热塑性聚氨酯弹性体制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯弹性体，具体涉及一种汽车用油水分离器热塑性聚氨酯弹性体制备方法。

背景技术：

1、汽车用油水分离器的主要作用是将燃油和水进行分离，使燃油在使用时能够得到更充分的燃烧，传统的汽车用油水分离器的外壳是pc材质的外壳，但是pc材质的外壳耐高低温性较差，进而使用了耐高低温性能较好的聚氨酯作为汽车用油水分离器的外壳使用，虽然燃油和水在进行分离时，水的量一般来说较少，但是在长期使用过程中，外壳难免会与水接触，但是聚氨酯存在耐水解性差的缺陷，在长时间时候过程中，外壳的强度、透明度等性能会明显降低。

技术实现思路

1、为了更容易地理解本发明的技术方案以及技术效果，以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

2、本发明第一方面提供了一种汽车用油水分离器热塑性聚氨酯弹性体，按重量份计，所述聚氨酯弹性体的原料包括：聚己二酸乙二醇酯30-50份、多异氰酸酯50-70份、多元醇10-30份、无机助剂1-5份、抗氧剂0.1-2份、抗水解剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份、催化剂0.01-0.1份。

3、在本发明中，无机助剂以及其他原料间相互协同作用，使汽车用油水分离器热塑性聚氨酯弹性体具有优异的硬度和耐水热性。

4、在本发明一种优选的技术方案中，按重量份计，所述聚氨酯弹性体的原料包括：聚己二酸乙二醇酯40-45份、多异氰酸酯55-60份、多元醇15-20份、无机助剂2.5-4份、抗氧剂0.6-1.2份、抗水解剂0.4-0.6份、润滑剂0.2-0.5份、催化剂0.02-0.05份。

5、聚己二酸乙二醇酯

6、作为本发明一种优选的技术方案，所述聚己二酸乙二醇酯的重均分子量为1000-3000g/mol，优选为2000g/mol。

7、多异氰酸酯

8、作为本发明一种优选的技术方案，所述多异氰酸酯包括芳香族多异氰酸酯与脂肪族二异氰酸酯。

9、在本发明中，使用芳香族多异氰酸酯与脂肪族二异氰酸酯相互协同使得聚氨酯弹性体同时具有优异的力学性能和透明度。

10、作为本发明一种优选的技术方案，所述芳香族多异氰酸酯与脂肪族二异氰酸酯的重量比为(1-3)：1，优选为(1.4-2)：1。

11、作为本发明一种优选的技术方案，所述芳香族多异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种，优选为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

12、本发明中的多亚甲基多苯基多异氰酸酯可通过市售得到，例如巴斯夫m20s。

13、作为本发明一种优选的技术方案，所述脂肪族二异氰酸酯选自三甲基己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、癸-1,10-二异氰酸酯和1,8-辛烷二异氰酸酯中的至少一种，优选为癸-1,10-二异氰酸酯。

14、芳香族多异氰酸酯单独使用时在紫外光的作用下容易氧化形成显色醌结构，使得聚氨酯弹性体的透明度降低，本技术的发明人通过大量研发实验发现使用特定的芳香族多异氰酸酯尤其是多亚甲基多苯基多异氰酸酯与脂肪族二异氰酸酯尤其是癸-1,10-二异氰酸酯相互协同作用制备得到的聚氨酯弹性具较好的硬度，可能是因为多亚甲基多苯基多异氰酸酯与癸-1,10-二异氰酸酯与体系中的多元醇作用能够降低体系的结晶同时一定的芳香基团使得制品具有较好的硬度。

15、多元醇

16、作为本发明一种优选的技术方案，所述多元醇包括小分子多元醇和天然油多元醇。

17、在本发明中，使用小分子多元醇和天然油多元醇相互协同作用使得聚氨酯弹性体同时具有优异的力学性能和透明度。

18、作为本发明一种优选的技术方案，所述小分子多元醇与和天然油多元醇的重量比为1：(0.5-1)，优选为1：(0.65-0.8)。

19、作为本发明一种优选的技术方案，所述小分子多元醇选自丙二醇、丁二醇、己二醇、1、4-环己烷二甲醇、羟甲基丙烷、二乙二醇、季戊四醇和二羟甲基丙酸中的至少一种。

20、作为本发明一种优选的技术方案，所述小分子多元醇为己二醇、1、4-环己烷二甲醇、二乙二醇与二羟甲基丙酸的组合，优选所述己二醇、1、4-环己烷二甲醇、二乙二醇与二羟甲基丙酸的重量比为(0.2-0.8)：1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)，优选为(0.3-0.6)：1：(0.15-0.35)：(0.2-0.4)。

21、本发明中，使用以上不同种类的小分子多元醇与体系中其他组分相互作用制备得到的聚氨酯弹性体具有更优异的硬度和耐水性。

22、作为本发明一种优选的技术方案，所述天然油多元醇选自亚麻籽油、大豆油、玉米油、葵花油、蓖麻油和改性蓖麻油中的至少一种。

23、作为本发明一种更优选的技术方案，所述天然油多元醇为改性蓖麻油，本发明中的改性蓖麻油可通过市售得到，优选为巴斯夫rh40聚氧乙烯40氢化蓖麻油。

24、无机助剂

25、作为本发明一种更优选的技术方案，所述无机助剂选自氧化硅、水滑石、滑石粉、氧化铝、碳酸钙、硫酸钡和云母粉中的至少一种，优选为水滑石。

26、本发明中的水滑石可通过市售得到，优选所述水滑石为日本协和的水滑石，型号为dht-4a。

27、本发明中使用无机助剂能进一步增加聚氨酯弹性体的硬度。

28、本发明中的无机助剂可直接使用，也可改性使用，优选改性后使用，优选改性的方法包括：将单硬脂酸甘油酯、十二烷基磺酸钠、氨基硅油、无机助剂(优选为水滑石)、水、在150-170℃下回流反应3-5小时，之后过滤、干燥得到改性无机助剂。

29、在本发明中使用氨基改性的无机助剂，尤其是氨基改性的水滑石不但能进一步提高聚氨酯弹性体的硬度，而且还能进一步增加其耐水性，可能是因为水滑石上的氨基与羧基二醇上的羧基进行反应，在体系形成有机-无机杂化结构，进而提高了聚氨酯弹性体的性能。

30、作为本发明一种更优选的技术方案，单硬脂酸甘油酯、十二烷基磺酸钠、氨基硅油、无机助剂与水的质量比为(0.8-1.2)：(4-6)：(4-6)：(80-100)：100。

31、本发明中的氨基硅油可通过市售得到，优选为德国瓦克l656氨基硅油。

32、抗氧剂

33、本发明中的抗氧剂可为本领域常用的抗氧剂，优选所述抗氧剂选自抗氧剂626、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂dstp、抗氧剂2246和抗氧剂pepq中的至少一种，更优选为抗氧剂626与抗氧剂1010，优选抗氧剂626与抗氧剂1010的质量比为1：(1-3)。

34、抗水解剂

35、本发明中的抗水解剂可为本领域常规的抗水解剂，优选所述抗水解剂选自碳化二亚胺类化合物，具体为聚合型碳化二亚胺。

36、本发明中的聚合型碳化二亚胺可通过市售得到，优选其型号为朗亿新材210。

37、润滑剂

38、本发明中，为了使聚氨酯弹性体具有优异的加工性，在体系中加入润滑剂，作为本发明一种优选的技术方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡(e蜡)与聚酰胺蜡(c蜡)，优选所述聚乙烯蜡与聚酰胺蜡的重量比为1：(0.5-1)。

39、催化剂

40、作为本发明一种优选的技术方案，所述催化剂选自钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺辛酸亚锡和新癸酸铋中的至少一种，优选为辛酸亚锡。

41、本发明第二方面提供了本发明所述聚氨酯弹性体的制备方法，该制备方法包括：

42、(1)将多异氰酸酯加入a料罐中，加热至65-70℃，在200-300rpm的转速下搅拌真空脱气20-30min，之后解除真空并通氮气后备用；

43、(2)将聚己二酸乙二醇酯加入b料罐中，加热至120-130℃，在200-300rpm的转速下搅拌真空脱气2-3min，之后解除真空并通氮气后备用；

44、(3)将多元醇加入c料罐中，加热至40-50℃，在200-300rpm的转速下搅拌真空脱气2-3min，之后解除真空并通氮气后备用

45、(4)将抗氧剂、抗水解剂、润滑剂、无机助剂加入b料罐中混合得到预混料；

46、(5)将预混料、a料罐中的物料、c料罐中的物料送到浇注头高速搅拌下过计量泵输送到浇注头，在速搅拌下进行均匀初混得到初混料；

47、(6)将初混料从浇注头进入双螺杆反应挤出机中、催化剂从侧喂料器进入双螺杆反应挤出机中，进行挤出、水下切粒、脱水、干燥得到聚氨酯弹性体。

48、作为本发明一种优选的技术方案，双螺杆反应挤出机的长径比为20-30。

49、作为本发明一种优选的技术方案，挤出的条件包括：螺杆转速为200-260r/min、压力为5-7mpa；机头温度控制为150-160℃，机筒分为13段控温：第1段控温:160-180℃，第2段控温：180-200℃，第3-8段各自独立控温：200-220℃、第9-13段各自独立控温：160-180℃。

50、与现有技术相比，本发明至少具有下述有益效果：

51、(1)本发明中的聚氨酯弹性体具有优异的耐水热性，用于汽车用水分离器时，其具有较长的寿命；

52、(2)本发明中的聚氨酯弹性体具有优异的透明性，用于汽车用水分离器时，能够更好地观察分离情况。