【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料，特別涉及一種熱致交聯型熱塑型聚氨酯彈性體及其合成工藝。
技術介紹
1、聚氨酯彈性體(以下簡稱：pu)是一種介于橡膠與塑料之間的材料，以pu為材料成型的產品在石油鉆采中有著不可替代的作用，如pu材質的o型圈、主油封、高壓由壬、凡爾膠皮、閥膠皮、空氣包、防噴器膠芯等。由于近年來石油機械技術層面的成熟度日益提高，鉆采油井的深度明顯加深，以致于鉆采設備對核心配件的要求不斷提高。
2、pu具有優異的機械強度、耐磨性、承壓能力、回彈性等性能，按其化學結構主要分為三種：
3、(1)tpu，熱塑性聚氨酯彈性體，線性分子結構，可以熱成型。
4、(2)cpu，澆注型聚氨酯彈性體，化學交聯結構，不可以熱塑成型。
5、(3)mpu，混煉型聚氨酯彈性體，化學交聯結構，不可以熱塑成型。
6、mpu由于硬度范圍及強度限制幾乎在石油鉆采中無應用，cpu由于成型工藝只能單件產品澆注，就化學反應條件來說其無法保證產品與產品之間的性能一致性，這給高頻高壓工況下石油鉆采的核心配件帶來極大的質量隱患，造成無法估量的損失。由于tpu其化學反應均已結束，熱塑成型為物理變化，所以性能一致性極高，穩定性極佳，但由于tpu均為線性結構，其在耐熱性能、抗疲勞性能、壓縮永久變形性能、耐化學介質等性能上仍存在明顯不足。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的缺點與不足，本專利技術的目的在于提供一種熱致交聯型熱塑型聚氨酯彈性體及其合成工藝。所述熱交聯型聚
2、本專利技術的技術方案：
3、一種熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，由以下質量份數計量的組分制備得到：
4、pcl-2000?100份；
5、二苯基氰酸酯(mdi)?46～85份；
6、3，5-二甲基吡唑?2～8份；
7、擴鏈劑；
8、交聯劑。
9、所述擴鏈劑為對苯二酚二羥乙基醚(hqee)或1,4-丁二醇(1,4-bdo)，當擴鏈劑為hqee時，其質量份數為15～38份；當擴鏈劑為1,4-bdo時，其質量份數為15～30份。
10、所述交聯劑為4,4'-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(mcdea)或二乙基甲苯二胺(detda)，當交聯劑為mcdea時，其質量份數為3～10份；當交聯劑為detda時，其質量份數為5～15份。
11、所述pcl-2000為端羥基聚己內酯二元醇，數均分子量(mn)為1500～3000，官能度2.0。
12、一種熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，步驟如下：
13、(1)熱塑性聚氨酯預聚體的制備
14、將端羥基聚己內酯二元醇在110～120℃下真空脫水2～4小時，然后降溫至50～60℃，滴加阻聚劑后，再加入計量二苯基氰酸酯，控溫至70～90℃，反應3～4小時，測量nco％含量達到設計值，得到預聚體a組分；將擴鏈劑升溫至120℃，并真空脫水1～2小時，得到b組分，密封保存備用；
15、(2)熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)的制備
16、將a組分加熱至70～90℃，加入3，5-二甲基吡唑，快速攪拌，反應3～4小時，測量nco％含量達到設計值，得到預聚體a-1組分；
17、將a-1組分加熱至80～110℃，滴加阻聚劑，b組分加熱至120～140℃，將b組分加入至a-1組分中并快速攪拌，混合均勻，然后進行一段熟化，得到熱塑型聚氨酯彈性體(tpu)。
18、(3)熱致交聯熱塑性聚氨酯彈性體的制備
19、將熱塑型聚氨酯彈性體(tpu)破碎后干燥，使用混料機將交聯劑混入到干燥的tpu中，再通過注塑機將混合后的tpu注塑到模具中，開模取出產品并置于烘箱中進行二段熟化，得到熱致交聯型熱塑型聚氨酯彈性體。
20、步驟(2)中所述的一段熟化指在100～120℃下熟化16～24小時。
21、步驟(3)中所述的注塑溫度180～220℃，優選205～220℃。；二段熟化指在110～120℃下熟化16～24小時。
22、步驟(1)和(2)中阻聚劑為磷酸，其添加量占各反應體系的10～50ppm。
23、本專利技術的機理為：
24、(1)將預聚體a中的部分異氰酸酯基通過與3，5-二甲基吡唑反應保護起來，其他異氰酸酯基與hqee或1,4-bdo繼續反應，形成tpu。所述tpu必須保證其配方設計的異氰酸酯指數為0.92～0.95，以保證tpu的分子結構以及固化成型性。
25、(2)將破碎后干燥的tpu與mcdea或detda物理混合，混合通過注塑機的高溫螺桿使被3，5-二甲基吡唑反應保護的異氰酸酯基分解并恢復異氰酸酯基的活性，同時與mcdea或detda迅速反應。由于mcdea或detda為胺類化合物，其相當于4官能度化合物，與恢復的異氰酸酯基反應形成化學交聯結構。
26、(3)由于3，5-二甲基吡唑與異氰酸酯基反應的產物易分解還原，所以在步驟(2)中再次滴加足夠量的阻聚劑，除能夠穩定易分解還原的基團外同時還可以對整體反應速度進行控制，控制反應放熱，再次為易分解還原的基團提供穩定性。
27、(4)由于mcdea或detda與異氰酸酯基反應活性很高，反應速度快，所以步驟(2)中的阻聚劑在次階段仍然起到至關重要的作用。
28、本專利技術相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果：
29、(1)本專利技術的熱致交聯型熱塑型聚氨酯彈性體與現有cpu相比，其可以實現批量的、化學結構一致性高、質量穩定的工業化生產，生產效率大幅提高，綜合成本更低。化學結構一致性與質量穩定性明顯提高，可以消除產品在使用過程中出現的隱患。
30、(2)本專利技術的熱致交聯型熱塑型聚氨酯彈性體與現有tpu相比，真正的將化學交聯結構引入到了分子鏈段中，同時還可以對交聯形式、交聯點密度進行準確控制，使得tpu完美的體現出化學交聯帶來的特性。在保證機械性能無明顯降低的條件下，耐熱性能、抗疲勞性能、壓縮永久變形性能、耐化學介質性能均有大幅度提高，能夠適應更加復雜的石油鉆采工況條件，為不斷升級的石油鉆采方案奠定核心配件材料基礎。
31、(3)本專利技術為聚氨酯彈性體的合成工藝提供了一種新的合成路線，通過新穎的合成方法先將異氰酸酯基團進行保護，而后在特定的工藝條件下將異氰酸酯集團還原，并在特定的設備和參數中參與交聯反應。使無法熱塑成型的化學交聯結構的聚氨酯彈性體能夠實現工業化生產，為今后的特種聚氨酯彈性體材料開發提供了一種全新的技術手段。
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1.一種熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，該熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體由以下質量份數計量的組分制備得到：
2.根據權利要求1所述的熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述擴鏈劑為對苯二酚二羥乙基醚HQEE或1,4-丁二醇1,4-BDO，當擴鏈劑為HQEE時，其質量份數為15～38份；當擴鏈劑為1,4-BDO時，其質量份數為15～30份。
3.根據權利要求1所述的熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述交聯劑為4,4'-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)MCDEA或二乙基甲苯二胺DETDA，當交聯劑為MCDEA時，其質量份數為3～10份；當交聯劑為DETDA時，其質量份數為5～15份。
4.根據權利要求1所述的熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述PCL-2000為端羥基聚己內酯二元醇，數均分子量為1500～3000，官能度2.0。
5.一種熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體的合成方法，其特征在于，步驟如下：
6.根據權利要求5所述的合成方法，其特征在于，
7.根據權利要求5所述
8.根據權利要求5所述的合成方法，其特征在于，
9.根據權利要求5所述的合成方法，其特征在于，
10.根據權利要求5所述的合成方法，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，該熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體由以下質量份數計量的組分制備得到：
2.根據權利要求1所述的熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述擴鏈劑為對苯二酚二羥乙基醚hqee或1,4-丁二醇1,4-bdo，當擴鏈劑為hqee時，其質量份數為15～38份；當擴鏈劑為1,4-bdo時，其質量份數為15～30份。
3.根據權利要求1所述的熱致交聯型熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述交聯劑為4,4'-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)mcdea或二乙基甲苯二胺detda，當交聯劑為mcdea時，其質量份數為3～10份；當交...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王東凱，徐賀，徐莉，于永偉，
申請(專利權)人：大連中海達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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