抗撕裂性能聚氨酯橡胶配方设计

抗撕裂性能聚氨酯橡胶配方设计

摘要：设计聚氨酯配方。通过加入各种助剂改善聚氨酯橡胶的性能，并加入炭黑显著提高其抗撕性能。

关键字：橡胶配方抗撕裂性

一、聚氨酯及其性能与用途

聚氨酯（PU）树脂是异氰酸酯和含活泼氢的聚醚或聚酯多元醇发生亲核加成反应制备的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。杨氏模量介于橡胶与塑料之间，具有耐磨性，耐油，耐撕裂，耐化学腐蚀，耐射线辐射与其材质粘结性好，高弹性和吸振能力强等优异性能。聚氨酯有很多种用途如，服装运动用品聚氨酯改变了服装的风格，在我们的生活里发挥着作用。其代表产品有舒适、柔软、具伸缩性及弹性设计自由的氨纶弹性纤维。在居室用品方面，聚氨酯应用制品展示着其舒适性。具有优良耐磨耗性及附着性的聚氨酯胶粘剂在录音/录像带、电脑用磁盘及IC卡和电子乘车票等制造过程中，被作为各种记录媒体磁性材料的粘接剂，使记录密度得到提高。具有隔热及隔音功能的车顶材，具有舒适性要求的汽车座垫，阻隔噪音及振动保持安静空间的车底材料和密封材料。由于聚氨酯的优良性能和广泛用途，应充分研究和设计聚氨酯。现就课程要求做如下设计。

二、配方设计基本原则

1、总的设计基本原则

a、制品的性能要求

b、成型加工性能的要求

c、选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理

d、配方成本应在满足上述三条的前提下，尽量选用质量稳定可靠、价格低的原材料；必要时采用不同品种和价格的原材料复配;适当加入填充剂，降低成本

2、橡胶配方设计的原则

橡胶配方设计的原则可以概况如下：

a、保证硫化胶具有指定的技术性能，使产品优质；

b、在胶料和产品制造过程中加工工艺性能良好，使产品达到高产；

c、成本低、价格便宜；

d、所用的生胶、聚合物和各种原材料容易得到；

e、劳动生产率高，在加工制造过程中能耗少；

f、符合环境保护及卫生要求；

任何一个橡胶配方都不可能在所有性能指标上达到全优。在许多情况下，配方设计应遵循如下设计原则：

①在不降低质量的情况下，降低胶料的成本；

②在不提高胶料成本的情况下，提高产品质量。要使橡胶制品的性能、成本和加工工艺可行性三方面取得最佳的综合平衡。用最少物质消耗、最短时间、最小工作量，通过科学的配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律，设计出实用配方。

三、配方设计

1、聚氨酯合成配方

a、合成原料：甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚四氢呋喃（PDMF）

b、合成比例：2：1

c、扩链剂：丙二醇（PDO）

d、合成步骤：

①2TDI+PDMF→预聚体

②预聚体+PDO→TPU生胶

2、聚氨酯橡胶生产配方

注：高耐磨炭黑质量份范围（30—40）

3、聚氨酯橡胶生产配方说明：

①硫化剂：硫磺；使生胶交联即硫化，用普遍使用的硫化剂硫磺既可以达到硫化效果又可以避免提高生产成本。

②促进剂：M、DM；用此两种硫化促进剂可以加快硫化的速度，缩短时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，并提高物理机械性能，也降低了生产的成本.

③热稳定剂：硬脂酸镉；在配方中加入热稳定剂可以防止橡胶在生产过程中由于过热而焦烧或分解

④活性剂：NH-1；加入活性剂能增加有机促进剂的活性，使之充分发挥效能，从而减少促进剂用量或缩短硫化时间，也可以降低成本。

⑤补强填充剂：高耐磨炭黑；炭黑可以提升橡胶的拉伸强度和撕裂强度，其中高耐磨炭黑是硬质炭黑中最常用的一个品种，由油炉法生产，粒径为26～30 nm，赋予橡胶制品的较好的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和老化性能。当然也并不是炭黑加入量越多越好，这样会使其性能过犹不及，从而对橡胶产生负面影响。所以根据所需产品要求的抗撕裂性能的大小，可以使炭黑有个质量份范围（30—40）。