Способ получения литьевого полиуретанового эластомера

 

Изобретение относится к способу получения литьевых полиуретановых эластомеров, используемых при изготовлении манжет, диафрагм, уплотнений, мембран для насосов, возвратных пружин прессового оборудования. Описывается способ получения эластомера, включающий взаимодействие смеси полиэтиленгликольадипината и диэтиленгликоля с 2,4-толуилендиизоцианатом и растворенным в нем основным триарилметановым фиолетовым красителем, с последующим введением в смесь 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана. Молярное соотношение полиэтиленгликольадипинат : диэтиленгликоль : 2,4-толуилендиизоцианат : 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан : краситель основной триарилметановый фиолетовый составляет 1:1:3:1:0,03-0,05. Получаемый по упомянутому способу эластомер обладает высокими физико-механическими характеристиками - повышенной в 1,2-1,3 раза прочностью при растяжении. 1 табл.

Изобретение относится к способу получения литьевых полиуретановых эластомеров, обладающих высокими физико-механическими характеристиками, циклической стойкостью, которые могут быть использованы для изготовления манжет, диафрагм, уплотнений, мембран для насосов, возвратных пружин прессового оборудования и других целей.

Известен способ получения полиуретана, обладающего высокими механическими характеристиками, взаимодействием полиэтиленгликольадипината с ММ 1800-2000 с 2,4-толуилендиизоцианатом с последующим формированием диолуретанового сегмента путем введения в преполимер, полученный на первой стадии, основного триарилметанового фиолетового красителя, 2,4-толуилендиизоцианата, 1,4-бутандиола и отверждением реакционной смеси на третьей стадии 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметаном [Патент РФ 2130038, кл. С 08 G 18/32,1999].

Недостатком способа является низкая технологичность из-за многостадийности процесса. В описании изобретения не представлены, к сожалению, достигнутые в результате реализации изобретения величины физико-механических характеристик полиуретана.

Известен способ получения полиуретановых эластомеров [А.с. СССР 852888, кл. С 08 G 18/32, 1981], принятый за прототип, путем взаимодействия смеси сложного полиэфира и гликоля с диизоцианатом и диамином в присутствии основного триарилметанового красителя синего, который вводиться в виде суспензии в диизоцианате. Полиуретан имеет низкую деформацию сжатия, высокую твердость, что позволяет использовать его для изготовления уплотнений, работающих под высоким давлением, но не достаточно высокие прочностные характеристики, что затрудняет его применение в качестве мембран насосов, возвратных пружин прессового оборудования и других целей.

Изобретение проиллюстрировано на примерах получения полиуретановых эластомеров с использованием в качестве исходных компонентов смеси полиэтиленгликольадипината ММ 1900 с. 1,4-бутандиолом, 2,4-толуилендиизоцианата, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, триарилметанового красителя синего, взятых в молярном соотношении 1:2,0:(0,2...2):0,02.

Задачей настоящего изобретения является получение полиуретанового эластомера с высокими прочностными характеристиками, твердостью, относительным удлинением, достаточной жизнеспособностью реакционной массы при переработке в изделия.

Поставленная задача решается за счет использования при реализации способа получения литьевого полиуретанового эластомера следующих технических решений: 1. В качестве гликоля используют диэтиленгликоль.

2. В качестве красителя, увеличивающего жизнеспособность реакционной смеси, используют основной триарилметановый краситель фиолетовый, который для улучшения распределения в смеси предварительно растворяют при температуре (45±5)^oС в 2,4-толуилендиизцианате.

3. Экспериментальным путем установлено молярное соотношение компонентов реакционной смеси - полиэтиленгликольадипинат : диэтиленгликоль : 2,4-толуилендиизоцианат : 3,3'-дихлор-4,4'- диаминодифенилметан : краситель основной триарилметановый фиолетовый 1:1:3:1:(0,03... 0,05), обеспечивающие оптимальные физико-механические характеристики полиуретанового эластомера.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что краситель основной триарилметановый фиолетовый предварительно при температуре (45±5)^oС растворяют в 2,4-толуилендиизоцианате и при температуре (55±5)^oС вводят в смесь полиэтиленгликольадипината ММ 1800-2100 и диэтиленгликоля. Реакционную смесь выдерживают при температуре (80±5)^oС 2-3 часа при интенсивном перемешивании, вводят при 70^oС навеску 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, перемешивают 5 минут, полимер заливают в форму и ставят на отверждение.

При реализации изобретения использовались компоненты, соответствующие следующей технической документации: Полиэтиленгликольадипинат - полиэфир П-6 - ТУ38-103-582-85 Диэтиленгликоль - ГОСТ 10136-77 2,4-Толуилендиизоцианат - продукт 102Т - ТУ113-38-95-90 Триарилметановый краситель - метиловый фиолетовый - ТУ6-09-945-86 3,3'-Дихлор-4,4'-диаминодифенилметан-диамет "X" - ТУ6-14-980-84 Пример 1. 100 г полиэтиленгликольадипината с ММ 1800-2100 смешивают при температуре (55±5)^oС и остаточном давлении не более 20 мм рт. ст. с 5,3 г диэтиленгликоля в течение 30 минут. 0,07 г метилового фиолетового растворяют в 27 г 2,4-толуилендиизоцианата при температуре (45±5)^oС при перемешивании в течение 1 часа и при температуре (55±5)^oС вводят в смесь гидроксилсодержащих соединений. Реакционную смесь выдерживают при интенсивном перемешивании, остаточном давлении не более 20 мм рт. ст. и температуре (80±5)^oС 2-3 часа до постоянного содержания NCO-групп. Затем при температуре 70^oС вводят 12,1 г расплавленного 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и после усреднения в течение 5 минут реакционную смесь заливают в формы. Отверждение ведут при температуре (115±5)^oС в течение 24 часов.

Молярное соотношение полиэтиленгликольадипинат : диэтиленгликоль : 2,4-толуилендиизоцианат : 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан : краситель основной триарилметановый фиолетовый составляет 1:1:3:1:0,034.

Пример 2. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1:4:1:0,034.

Пример 3. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1:2:1:0,034 (масса не отвердилась).

Пример 4. Аналогично примеру 1, но без ввода красителя.

Пример 5. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1: 3:0,8:0,034.

Пример 6. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1: 3:1,2:0,034.

Пример 7. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1:3:1:0,05.

Пример 8. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1:3:1:0,03.

Пример 9. Аналогично примеру 1, но при молярном соотношении компонентов 1:1:3:1:0,02.

В таблице представлены физико-механические характеристики прототипа и полученных в примерах 1-9 полиуретановых эластомеров, а также их жизнеспособность.

Технический результат.

Из приведенных в таблице данных следует, что использование в качестве удлинителя цепи диэтиленгиколя (бутандиол в прототипе) в сочетании с применением красителя метилового фиолетового, а также использование иного соотношения компонентов реакционной смеси приводит к эффекту повышения прочности при растяжении полиуретанового эластомера в 1,2-1,3 раза с сохранением близких к прототипу величин относительного удлинения, твердости при высоком уровне сопротивления раздиру (пример 1, 7, 8). Этому способствует и введение метилового фиолетового в реакцию не в виде дисперсии, а в виде раствора в диизоцианате.

Выбранное молярное соотношение полиэтиленгликольадипинат : диэтиленгликоль : 2,4-толуилендиизоцианат : 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан : метиловый фиолетовый 1:1:3:1:(0,03...0,05) является оптимальным. Отклонения от данного соотношения, как видно из таблицы 1, приводят к ухудшению физико-механических или литьевых (уменьшение жизнеспособности) свойств полиуретанового эластомера.

Формула изобретения

Способ получения литьевого полиуретанового эластомера путем взаимодействия смеси полиэтиленгликольадипината и гликоля в присутствии основного триарилметанового красителя с 2,4-толуилендиизоцианатом с последующим введением в смесь 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, отличающийся тем, что в качестве гликоля используют диэтиленгликоль, в качестве красителя - краситель основной триарилметановый фиолетовый в виде раствора в 2,4-толуилендиизоцианате, а компоненты берут в молярном соотношении полиэтиленгликольадипинат : диэтиленгликоль : 2,4-толуилендиизоцианат : 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан : краситель основной триарилметановый фиолетовый, равном 1:1:3:1:0,03-0,05.

РИСУНКИ

Рисунок 1