梅花形弹性元件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料科学领域，涉及一种梅花形弹性元件及其制备方法，具体涉及一 种反应注射尼龙梅花形弹性元件及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，梅花形弹性元件主要分为聚氨酯弹性体元件和铸型尼龙弹性体元件两大 类。现有的联轴器梅花形弹性元件主要由聚氨酯橡胶构成，其传递扭矩小，在交变频繁的场 合，由于反复的压缩与回弹，内部易生热并由于热量的积累使得其寿命受到影响，在使用过 程中更换频繁，其使用寿命约为20~30天，特别是在低转速、高扭矩、频繁交变的场合下容 易出现由于热量积累而导致弹性体鼓球破碎，引起事故发生。而铸型尼龙弹性体的成型周 期长，材料的抗冲击性能受到限制，且低温脆性和长时间耐热温度低等缺点也在一定程度 上限制了它的推广应用。因此，如何提高梅花形弹性元件的性能和使用寿命成为本领域技 术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低温韧性优异、耐磨 性和抗冲击性好、寿命长的梅花形弹性元件，还提供一种工艺简单、成型周期短、生产成本 低的梅花形弹性元件的制备方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0005] -种梅花形弹性元件，所述梅花形弹性元件主要由内酰胺、催化剂和嵌段预聚物 通过反应注射成型方法制备得到，其中，按重量份计，所述内酰胺为100份，所述催化剂为 0. 1~15份，所述嵌段预聚物为1~40份。
[0006] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述内酰胺包括己内酰胺和/或十二内酰胺。
[0007] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述催化剂为己内酰胺盐或格氏试剂。
[0008] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述己内酰胺盐为己内酰胺钠或己内酰胺钾； 所述格氏试剂为己内酰胺溴化镁或乙基溴化镁。
[0009] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述嵌段预聚物是由化合物A与化合物B反应 制备得到，所述化合物A为多元醇，所述化合物B为异氰酸酯或具有酰亚胺结构的内酰胺； 所述嵌段预聚物的数均分子量为1000~30000。
[0010] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，当所述嵌段预聚物是由多元醇与异氰酸酯反 应制备时，多元醇所含羟基与异氰酸酯所含NCO基团的物质的量之比为1 : 0.1~2; [0011] 当所述嵌段预聚物是由多元醇与具有酰亚胺结构的内酰胺反应制备时，多元醇所 含羟基与具有酰亚胺结构的内酰胺所含酰亚胺基团的物质的量之比为1 : 0.1~2。
[0012] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述多元醇包括丙二醇、丙三醇、丁二醇、聚乙 二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚丙三醇和季戊四醇中的一种或多种的组合。
[0013] 上述的梅花形弹性元件中，优选的，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷 二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种的组合； 所述具有酰亚胺结构的内酰胺包括己二酰双己内酰胺、N-乙酰基己内酰胺、间苯二甲酰基 己内酰胺和N-苯甲酰基己内酰胺中的一种或多种的组合。
[0014] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的梅花形弹性元件的制备方法， 包括以下步骤：
[0015] (1)按重量份计，称取内酰胺100份，催化剂0. 1~15份，嵌段预聚物1~40份；
[0016] (2)将催化剂与一部分内酰胺加入第一反应釜中，将另一部分内酰胺与嵌段预聚 物加入第二反应釜中，然后在氮气保护下、在80°C~140°C范围内对第一反应釜和第二反 应釜进行加热，使第一反应釜和第二反应釜中的物料熔融并稳定；
[0017] (3)将第一反应釜和第二反应釜内得到的活性料通过反应注射成型机进行混合， 然后注射到梅花形弹性元件模具的模腔内进行聚合，控制模具温度为140°C~180°C，得到 梅花形弹性元件。
[0018] 上述的制备方法中，优选的，所述步骤（2)中，加入第一反应釜的内酰胺与加入第 二反应釜的内酰胺的质量比为1 : 1。
[0019] 上述的制备方法中，优选的，所述步骤（2)中，所述稳定的时间为IOmin~40min ; 所述步骤（3)中，所述聚合的时间为Imin~5min。
[0020] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0021] 1.本发明的梅花形弹性元件具有优异的低温韧性，良好的耐磨性、抗冲击性和抗 疲劳性，使用寿命长，生产成本低且性能可调。本发明的梅花形弹性元件主要由反应注射尼 龙构成，与聚氨酯弹性体相比，本发明主要优势体现在：（1)强度高、传递工程扭矩大；(2) 特别适合交变频繁的场合，不易发热；（3)优异的耐候、抗老化性能，使用寿命可长达5到10 年，有利于拓宽反应尼龙在工程机械上的应用。
[0022] 2.本发明的制备方法采用了反应注射成型工艺，该工艺反应速度快，工艺简单，且 稳定可控，可一次成型产品，且成型周期短，生产成本相对较低。本发明的梅花形弹性元件 由反应注射尼龙构成，由于采用的是阴离子聚合方法，反应注射尼龙的分子量大，分子结构 可调，在强度、刚度、耐磨性、蠕变等方面均具有显著的优势，并且反应注射尼龙有很好的耐 温抗冲击性，可广泛应用于汽车、工程机械行业。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的 保护范围。
[0024] 实施例1
[0025] -种本发明的梅花形弹性元件，该梅花形弹性元件由100重量份内酰胺、6重量份 催化剂和20重量份嵌段预聚物经反应注射成型方法制备得到。
[0026] 本实施例中，内酰胺具体为己内酰胺，催化剂具体为己内酰胺溴化镁。嵌段预聚物 是由聚丁二醇与甲苯二异氰酸酯经聚合反应制备得到，其中，聚丁二醇所含羟基与甲苯二 异氰酸酯所含NCO基团的物质的量之比为1 : 1。该嵌段预聚物的数均分子量为8000。
[0027] -种上述本实施例的梅花形弹性元件的制备方法，包括以下步骤：
[0028] (1)按上述重量份称取己内酰胺、己内酰胺溴化镁和和嵌段预聚物；
[0029] (2)将6份催化剂与50份己内酰胺加入第一反应釜，将另外50份己内酰胺与20 份嵌段预聚物加入第二反应釜，然后均在氮气保护下、在IKTC温度下对第一反应釜和第二 反应釜进行加热，使反应釜内的物料熔融，并于该温度下稳定20分钟。
[0030] (3)将反应注射成型机的喷嘴与梅花形弹性元件模具的注射口对接，第一反应釜 和第二反应釜内得到的活性料经反应注射成型机的混合腔高速碰撞混合后注射到模具的 模腔内，保持模具温度为150°C，聚合2min后，停止加热，打开模具，取出制品，得到梅花形 弹性元件。该梅花形弹性元件的性能测试见表1。
[0031] 本发明的梅花形弹性元件主要应用于联轴器，市场容量大，以中联重科建筑起重 机为例，一年需求量在1万件以上。
[0032] 实施例2
[0033] -种本发明的梅花形弹性元件，该梅花形弹性元件由100重量份内酰胺（90份己 内酰胺与10份十二内酰胺）、8重量份催化剂和30重量份嵌段预聚物经反应注射成型方法 制备得到。
[0034]