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淺談聚氨醋彈性體密封件的生產工藝和設備

時間:2017-01-04 作者:九旭機械神彩争霸

  各種機械的液壓或氣壓系統,都離不開密封件,如0型圈,U型圈,V型圈,X,  Y型圈及石油管道清管器等。一般用橡膠制作的密封件由于硬度和強度不足,即使采用金屬或纖維等材料加以增強,也難以在苛刻條件下長期使用。而聚氨酷彈性體的楊氏模量比橡膠或其他彈性體高得多卜般橡膠的彈性模量為0. 2 }10 MPa),可高達數百MPa,聚氨酷彈性體硬度范圍很寬,低至邵A10以下的低模量橡膠,高至邵D85的高抗沖擊彈性材料,且其耐磨、耐油性特佳,即使不用骨架材料增強也可作為高壓密封,高品質的聚氨酷密封件甚至可在50}70MPa的液壓系統中正常工作。
 
淺談聚氨醋彈性體密封件的生產工藝和設備

淺談聚氨醋彈性體密封件的生產工藝和設備
 
  1澆注型聚氨醋彈性體(CPU)生產工藝和方法
 
  1. 1聚氨醋彈性體3種生產工藝
 
  ①混煉型(MPU,需要交聯的固體彈性體)
 
  可用一般橡膠設備進行加工。首先由聚酷或聚醚與二異氰酸酷發生加聚反應制成生膠,當二異氰酸酷過量時(異氰酸酷指數R=1. 0}1. 1)生膠端基為異氰酸酷基,當聚酷或聚醚過量時(R=0. 7}0. 99)生膠端基為輕基,生膠加水、二元醇等活性氫化合物或二異氰酸酷、過氧化物、硫磺,再添加炭黑等填料和助劑,經煉膠機混煉和高溫硫化便制得成品。
 
  ②熱塑型(TPU,不需交聯的熱塑性彈性體)
 
  它是由聚醚(聚酷)多元醇、二異氰酸酷和低相對分子質量二醇或二胺反應生成的,基本為直鏈的嵌段共聚結構高分子固體。它具有典型的熱塑性,可用一般塑料加工方法(如注塑模塑、擠出成型、壓延等工藝)進行加工。
 
  ③澆注型(CPU,需要交聯的液體澆注彈性體)
 
  該種工藝是將液態的各組分原料計量、混合,并以液態注入模具進行反應,使聚氨酷分子迅速增長和交聯,其形態也在模具中逐漸由液態轉化為橡膠狀高彈性固體。由于此法具有流動性好的特點,故可制成幾何形狀復雜的零件,制品再現性強,硬度調節范圍廣,綜合性能優良,故其產量占聚氨酷彈性體中70%以上(密封件多采用該種工藝)。
 
  一般聚氨酷密封件主要采用CPU工藝生產,對單體重量較小和批量較大的密封件亦采用TPU工藝生產。目前溫州飛龍機電設備工程有限公司可生產各種不同要求的聚氨酷預聚體合成設備及不同品種、多種規格的CPU設備,亦可按用戶的工藝要求設計并生產TPU母料設備。
 
  1. 2   CPU制品3種生產方法
 
  ①一步法:將低聚物多元醇、異氰酸酷、擴鏈劑和催化劑等經精確計量和均勻混合后澆注到模具中,在一定溫度下固化成型。此法可采用一般中溫或常溫型聚氨酷發泡設備生產,但反應較難控制,制品物性較差,常用于制造要求不太高的低硬度、低模量的制品,如印刷膠輥、小型實心輪等。
 
  ②預聚體法(為CPU最主要的生產方法):先將低聚物多元醇和異氰酸酷進行預聚反應,生產端-NCO基的聚氨酷預聚物A (-NCO質量分數常為3%}10%),再與擴鏈劑B反應制備CPU。由于此法反應分2步進行,擴鏈反應時放熱低,反應速度易于控制,制得聚氨酷分子鏈段排列比較規整,使之物性優良,重復性好。常用高溫型CPU澆注機生產(一般A和B混合質量比為100: (8一16)) o
 
  ③半預聚體法:將多元醇分為兩部分,一部分和異氰酸酷反應生成預聚體CNCO質量分數常為12%}15%),一部分與擴鏈劑B混合,在澆注時加入,可用一般中溫型的微孔彈性體澆注機生產(A和B混合質量比約為1:1) o2  CPU制品原料的確定
 
  生產CPU制品主要有下列3種原料:
 
  ①低聚物多元醇(聚醇)。聚酷多元醇(PES):聚己二酸酷系列端輕基聚酷(M}=1000%2000) ;聚醚多元醇(PET):聚丙二醇(PPG>(M} 400}2000>,聚四氫吠喃(PTMEG) (M} 1000一2000);聚己內酷多元醇(PCE> (M}=5so}2oo0>;聚烯烴多元醇:端輕基聚丁二烯(HTPB) (M}=2000) o②異氰酸酷。甲苯二異氰酸酷(T D工);二苯甲烷二異氰酸酷(M D工);
 
  1, 5-茶二異氰酸酷(ND工)。③擴鏈劑(固化劑)。二3. 2生產工藝
 
  3. 2. 1預聚體制備舉例
 
  ①聚酷多元醇脫水(在脫水釜中進行):用M} 2 000輕值53}59mg(KOH)/g,溶點40500C)的聚酷,加熱熔化后在帶攪拌的不銹鋼或搪瓷釜中,脫水溫度100一14 0 0C聚醚100110 0C),以余壓胺類:3, 3’一二氯-4, 4'一二苯基甲烷二胺((MOCA) ;二醇類:1, 4一丁二醇(BDO),三輕甲基丙烷}T M P},氫醒一二(R一輕乙基)醚}HQEE)。
 
  目前成熟技術:PPG-TD工一MOCA體系(成本較低,物性稍差);PTMG-TD工一MOCA體系(成本較高,耐水解及工藝性佳,物性較好);PES一TD工一MOCA體系(成本中等,物性尚佳,應用最廣)。