RU2271374C1 - Polyurethane composition for manufacturing articles - Google Patents
Polyurethane composition for manufacturing articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271374C1 RU2271374C1 RU2004127479/04A RU2004127479A RU2271374C1 RU 2271374 C1 RU2271374 C1 RU 2271374C1 RU 2004127479/04 A RU2004127479/04 A RU 2004127479/04A RU 2004127479 A RU2004127479 A RU 2004127479A RU 2271374 C1 RU2271374 C1 RU 2271374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastomers
- polyurethane
- prepolymer
- molecular weight
- dichloro
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к составам полиуретановых эластомеров, предназначенных для изготовления полиуретановых изделий (манжет, носителей датчиков и дисков для чистящих скребков), используемых в нефтегазодобывающих отраслях, например, при внутритрубной дефектоскопии магистральных нефтегазопроводов и резервуаров для хранения нефти.The invention relates to compositions of polyurethane elastomers intended for the manufacture of polyurethane products (cuffs, sensor carriers and discs for cleaning scrapers) used in the oil and gas industries, for example, in-line inspection of main oil and gas pipelines and oil storage tanks.
В настоящее время для изготовления широкого круга изделий наиболее часто применяется классическая полиуретановая композиция на основе полифуритного форполимера, отверждаемого ароматическим амином 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметаном в виде его расплава в полиокситетраметиленгликоле с молекулярной массой 1000. (Патент США №3718624, МКИ3 C 08 G 18/32. Жидкий отвердитель для полиуретановых систем.)Currently, for the manufacture of a wide range of products, the classic polyurethane composition based on a polyfurite prepolymer cured by aromatic amine 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane in the form of its melt in polyoxytetramethylene glycol with a molecular weight of 1000 is most often used. (US Patent No. 3718624, MKI 3 C 08 G 18/32. Liquid hardener for polyurethane systems.)
Использование диаминного отвердителя в виде раствора в нелетучем растворителе позволило, с одной стороны, повысить жизнеспособность известной полиуретановой композиции (время от смешения форполимера с отвердителем до достижения уровня вязкости 200-300 Па·с, выше которого реакционная масса становится нетехнологичной и непригодной для переработки в изделия на существующем оборудовании), но, с другой стороны, привело к существенному снижению деформационных характеристик получаемых материалов и твердости эластомеров на 8...10 условных единиц по Шору А, что является нежелательным для изделий, к которым предъявляются требования по высокой твердости.The use of a diamine hardener in the form of a solution in a non-volatile solvent made it possible, on the one hand, to increase the viability of the known polyurethane composition (time from mixing the prepolymer with the hardener to a viscosity level of 200-300 Pa · s, above which the reaction mass becomes non-technological and unsuitable for processing into products on existing equipment), but, on the other hand, led to a significant decrease in the deformation characteristics of the materials obtained and the hardness of elastomers by 8 ... 10 conventional units c according to Shore A, which is undesirable for products requiring high hardness.
Известна литьевая полиуретановая композиция, предназначенная для изготовления крупногабаритных эластичных изделий (Патент RU №2155781, МПК C 08 L 75/04 от 07.10.1998 г. Полиуретановая композиция).Known injection polyurethane composition intended for the manufacture of large-sized elastic products (Patent RU No. 2155781, IPC C 08 L 75/04 from 10/07/1998, Polyurethane composition).
Композиция содержит, мас.%:The composition contains, wt.%:
соотношении 0,67:0,330.67: 0.33 ratio
Данная композиция принята авторами за прототип.This composition is accepted by the authors as a prototype.
Указанный состав обеспечивает повышенную жизнеспособность реакционной массы (50 мин и более при 60°С) и высокий уровень твердости (86-90 усл.ед. по Шору А), а также комплекс других физико-механических и эксплуатационных характеристик готовых полиуретановых материалов в изделиях (предел прочности при растяжении 35,8 МПа, относительная деформация при разрыве 490%).The specified composition provides increased viability of the reaction mass (50 min or more at 60 ° C) and a high level of hardness (86-90 conventional units according to Shore A), as well as a set of other physical, mechanical and operational characteristics of the finished polyurethane materials in the products ( tensile strength 35.8 MPa, relative deformation at break 490%).
Однако из-за высокой температуры механического стеклования в области отрицательных температур такой состав теряет эластичные свойства и не может эксплуатироваться (температура стеклования эластомера составляет -35°С). Кроме того, высокий уровень модуля (условного напряжения при 100% растяжении) препятствует использованию композиции в качестве материала исполнительного механизма различных регулирующих устройств. Например, регуляторы давления газовых магистралей требуют применения манжет с модулем материала в диапазоне 2,5-5 МПа. Особенно важным является низкая температурная зависимость модуля, предопределяющая безотказную работу изделия в широком температурном диапазоне эксплуатации.However, due to the high temperature of mechanical glass transition in the region of negative temperatures, such a composition loses its elastic properties and cannot be used (the glass transition temperature of the elastomer is -35 ° C). In addition, the high level of the module (conditional stress at 100% tension) prevents the use of the composition as the material of the actuator of various control devices. For example, gas line pressure regulators require the use of cuffs with a material module in the range of 2.5-5 MPa. Especially important is the low temperature dependence of the module, which determines the failure-free operation of the product in a wide temperature range of operation.
Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является повышение жизнеспособности реакционной массы и сопротивления истираемости при обеспечении высокой твердости и относительно малого модуля упругости, а также расширение температурного диапазона эксплуатации получаемых изделий, т.е. повышение морозостойкости материала.The technical problem solved in the framework of the present invention is to increase the viability of the reaction mass and abrasion resistance while providing high hardness and a relatively small modulus of elasticity, as well as expanding the temperature range of operation of the obtained products, i.e. increase frost resistance of the material.
Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что полиуретановая композиция для изготовления изделий, содержащая полифуритный уретановый форполимер и жидкий отвердитель, представляющий собой смесь 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с мол.массой 1000, в качестве полифуритного уретанового форполимера содержит форполимер, полученный взаимодействием 2,1 моля 2,4-толуилендиизоцианата и 1,0 моля полиокситетраметиленгликоля с мол. массой 1500, мольное соотношение 3,3'-дихлор-4,4'-диаминофенилметана и полиокситетраметиленгликоля составляет 0,5:0,5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to the above problem is achieved due to the fact that the polyurethane composition for the manufacture of products containing a polyfurite urethane prepolymer and a liquid hardener, which is a mixture of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane and polyoxytetramethylene glycol with a molar mass of 1000, as polyfuritic urethane prepolymer contains a prepolymer obtained by the interaction of 2.1 mol of 2,4-toluene diisocyanate and 1.0 mol of polyoxytetramethylene glycol with a mol. mass of 1500, the molar ratio of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminophenylmethane and polyoxytetramethylene glycol is 0.5: 0.5, in the following ratio, wt.%:
В составе заявляемой полиуретановой композиции используется полифуритный уретановый форполимер, представляющий собой продукт взаимодействия 2,1 молей 2,4-толуилендиизоцианата (продукта 102Т) (ТУ 113-38-95-90) и 1,0 моля полиокситетраметиленгликоля (полифурита) с мол. массой 1500 (ТУ 6-02-646-81).In the composition of the claimed polyurethane composition, a polyfuritic urethane prepolymer is used, which is the product of the interaction of 2.1 moles of 2,4-toluene diisocyanate (product 102T) (TU 113-38-95-90) and 1.0 mol of polyoxytetramethylene glycol (polyfurite) with a mol. mass of 1500 (TU 6-02-646-81).
В качестве жидкого отвердителя используется отвердитель на основе ароматического диамина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана (Диамета X) (ТУ 6-14-980-84) и полиокситетраметиленгликоля с мол.массой 1000 (ТУ 6-02-646-81) при их мольном соотношении 0,5:0,5.A hardener based on aromatic diamine 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (Diamet X) (TU 6-14-980-84) and polyoxytetramethylene glycol with a molar mass of 1000 (TU 6-02- 646-81) with a molar ratio of 0.5: 0.5.
Технологический процесс изготовления полиуретановой композиции состоит из следующих операций:The manufacturing process of the polyurethane composition consists of the following operations:
- синтез форполимера на основе 2,4-толуилендиизоцианата и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1500;- synthesis of a prepolymer based on 2,4-toluene diisocyanate and polyoxytetramethylene glycol with a molecular weight of 1500;
- приготовление жидкого отвердителя;- preparation of a liquid hardener;
- приготовление полиуретанового состава и слив его в формы;- preparation of a polyurethane composition and pouring it into molds;
- полимеризация изделий.- polymerization of products.
Синтез форполимера ведется в реакторе синтеза при температуре (60-70)°С при вакуумметрическом давлении минус 0,09 МПа и работающей мешалке.The prepolymer is synthesized in a synthesis reactor at a temperature of (60-70) ° С at a vacuum pressure minus 0.09 MPa and a working stirrer.
После приготовления форполимера в рубашку реактора вводится холодная вода для снижения температуры форполимера до (25-30)°С и производится перемешивание.After preparation of the prepolymer, cold water is introduced into the reactor jacket to lower the temperature of the prepolymer to (25-30) ° C and stirring is performed.
Жидкий отвердитель готовится в емкости с подогревом при постоянном перемешивании, при этом в подогретый до (40-45)°С полифурит с мол. массой 1000 при атмосферном давлении загружается навеска Диамета X.The liquid hardener is prepared in a container with heating with constant stirring, while polyfurite with a mol. Heated to (40-45) ° C. weighing 1000 at atmospheric pressure, a portion of Dia X is loaded.
Смешивание форполимера и жидкого отвердителя производится при температуре (40-50)°С, после чего реакционная масса при температуре (115-125)°С заливается в формы для отверждения. Оптимально подобранный режим полимеризации: 3 часа при 115°С и 16-18 часов при 80-90°С.Mixing the prepolymer and liquid hardener is carried out at a temperature of (40-50) ° C, after which the reaction mass at a temperature of (115-125) ° C is poured into molds for curing. Optimally selected polymerization mode: 3 hours at 115 ° C and 16-18 hours at 80-90 ° C.
Новизна и изобретательский уровень предлагаемого изобретения заключается в том, что в полиуретановом составе присутствуют полифуриты разной молекулярной массы, что и позволило получить низкомодульный материал, обладающий высокой твердостью и сопротивлением.The novelty and inventive step of the invention lies in the fact that polyurethanes of different molecular weights are present in the polyurethane composition, which made it possible to obtain a low-modulus material with high hardness and resistance.
Заявляемые пределы соотношений между компонентами определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения формирования структуры полиуретановой матрицы, обеспечивающей достижение высокого комплекса физико-механических характеристик готового материала.The claimed limits of the ratios between the components are determined experimentally and are optimal from the point of view of the formation of the structure of the polyurethane matrix, which ensures the achievement of a high complex of physico-mechanical characteristics of the finished material.
Физико-механические характеристики определяются после проведения полимеризации при температуре (115±5)°С в течение 3 часов с последующей полимеризацией при температуре (80±5)°С в течение 18-21 часа.Physico-mechanical characteristics are determined after polymerization at a temperature of (115 ± 5) ° C for 3 hours, followed by polymerization at a temperature of (80 ± 5) ° C for 18-21 hours.
Жизнеспособность реакционной массы оценивали по результатам исследования ее реологических характеристик на приборе "Реотест-2" при температуре 25°С.The viability of the reaction mass was evaluated according to the results of a study of its rheological characteristics on a Reotest-2 device at a temperature of 25 ° C.
Температуру стеклования эластомера определяли на дифференциальном сканирующем калориметре ДСМ-2 в условиях медленного нагревания образцов со скоростью 0,02 град/с.The glass transition temperature of the elastomer was determined on a DSM-2 differential scanning calorimeter under conditions of slow heating of samples at a rate of 0.02 deg / s.
Прочностные характеристики определяли по ГОСТ 270-75.Strength characteristics were determined according to GOST 270-75.
Сопротивление истираемости по ГОСТ 11529-86.Abrasion resistance according to GOST 11529-86.
Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведенными экспериментальными данными.The technical nature of the invention is illustrated by the following experimental data.
В табл.1 приведены рецептуры полиуретановых композиций по примерам конкретного выполнения, а в табл.2 - сравнительные характеристики реакционных смесей и полиуретановых эластомеров, полученных на их основе.Table 1 shows the formulations of polyurethane compositions according to examples of specific performance, and table 2 shows the comparative characteristics of the reaction mixtures and polyurethane elastomers obtained on their basis.
Из табл.1 и 2 видно, что твердость полиуретановых эластомеров более 80 усл.ед. по Шору А и сравнительно низкий модуль достигается в тех случаях, когда соотношение между компонентами находится в заявляемых пределах.From tables 1 and 2 it is seen that the hardness of polyurethane elastomers is more than 80 conventional units Shore A and a relatively low modulus is achieved in cases where the ratio between the components is within the claimed limits.
Состав жидкого отвердителя и его влияние на изменение жизнеспособности полиуретановых композиций и физико-механических свойств получаемых из них эластомеров приведены в табл.3 и 4, из которых видно, что изменение мольного соотношения между Диаметом Х и полифуритом в ту или иную сторону от оптимального (0,5/0,5) отрицательно сказывается на комплексе физико-механических показателей эластомеров и жизнеспособности реакционной массы.The composition of the liquid hardener and its effect on the change in the viability of polyurethane compositions and the physicomechanical properties of the elastomers obtained from them are given in Tables 3 and 4, from which it can be seen that the change in the molar ratio between Diamett X and polyfurite in one direction or another from the optimal (0 , 5 / 0.5) adversely affects the complex of physico-mechanical properties of elastomers and the viability of the reaction mass.
Таким образом, заявляемая полиуретановая композиция на основе полифуритного форполимера позволяет при сохранении высокого уровня большинства физико-механических показателей (прочность при растяжении, относительная деформация при разрыве) обеспечить получение низкомодульного эластомера, обладающего достаточно высокой твердостью, стойкостью к истиранию, а также жизнеспособностью реакционной массы более 180 минут.Thus, the inventive polyurethane composition based on a polyfurite prepolymer allows, while maintaining a high level of most physical and mechanical properties (tensile strength, relative deformation at break), to provide a low-modulus elastomer with a sufficiently high hardness, abrasion resistance, and a more viable reaction mass 180 minutes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004127479/04A RU2271374C1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Polyurethane composition for manufacturing articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004127479/04A RU2271374C1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Polyurethane composition for manufacturing articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2271374C1 true RU2271374C1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004127479/04A RU2271374C1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Polyurethane composition for manufacturing articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2271374C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2404215C1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-11-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Polyurethane composition |
| RU2434028C2 (en) * | 2006-03-08 | 2011-11-20 | Кемтура Корпорейшн | Improved single-component polyurethane system stable during storage |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB981935A (en) * | 1961-03-10 | 1965-01-27 | Wyandotte Chemicals Corp | Process for preparing polyurethane-urea elastomers |
| SU1599413A1 (en) * | 1988-05-23 | 1990-10-15 | Предприятие П/Я А-1997 | Method of producing polyurethabes |
| RU2155781C2 (en) * | 1998-10-07 | 2000-09-10 | Научно-исследовательский институт полимерных материалов | Polyurethane composition |
-
2004
- 2004-09-13 RU RU2004127479/04A patent/RU2271374C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB981935A (en) * | 1961-03-10 | 1965-01-27 | Wyandotte Chemicals Corp | Process for preparing polyurethane-urea elastomers |
| SU1599413A1 (en) * | 1988-05-23 | 1990-10-15 | Предприятие П/Я А-1997 | Method of producing polyurethabes |
| RU2155781C2 (en) * | 1998-10-07 | 2000-09-10 | Научно-исследовательский институт полимерных материалов | Polyurethane composition |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2434028C2 (en) * | 2006-03-08 | 2011-11-20 | Кемтура Корпорейшн | Improved single-component polyurethane system stable during storage |
| RU2404215C1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-11-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Polyurethane composition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Das et al. | Structure–property relationships and melt rheology of segmented, non-chain extended polyureas: effect of soft segment molecular weight | |
| JP4704754B2 (en) | Polyurea / urethane optical material and method for producing the same | |
| US10766995B2 (en) | Polyurethanes | |
| US9096707B2 (en) | Elastomers for paper mill equipment | |
| EP0672075A1 (en) | USED WITH 4,4'-METHYLENE-BIS (3-CHLORO-2,6-DIETHYLANILINE) HARDENED POLYURETHANE. | |
| JPS6322818A (en) | Reinforced polyurethane composition and method for preparing reinforced polyurethane composition | |
| EP2875060B1 (en) | Use of polyurea nanoparticles as performance modifiers in polyurethane materials | |
| US4404353A (en) | Urethane elastomer for printing belts and process therefor | |
| WO2020067527A1 (en) | Two-part curable adhesive composition | |
| RU2586220C2 (en) | Method of producing polyurea particles | |
| US7262260B2 (en) | Segmented urea and siloxane copolymers and their preparation methods | |
| CA1332092C (en) | Process for preparing polyurethanes | |
| RU2271374C1 (en) | Polyurethane composition for manufacturing articles | |
| KR101647531B1 (en) | Curing compositions having low-free amounts of methylenedianiline | |
| IE20200257U1 (en) | Ultra-high hardness and high temperature-resistant casting polyurethane elastomer and preparation method thereof | |
| RU2339664C1 (en) | Polyurethane composition | |
| US20080027201A1 (en) | Segmented urea and siloxane copolymers and their preparation methods | |
| JP2018509515A (en) | Epoxy system with improved fracture toughness | |
| CN103380158A (en) | Molded polyurethane elastomer parts made of diphenylmethane diisocyanate-based NCO prepolymers and metal salt complexes, and a method for producing same | |
| CN110637045A (en) | Polyamide terpolymers for the manufacture of transparent articles | |
| RU2275400C1 (en) | Composition for preparing soft polyurethane materials | |
| TW202517704A (en) | Polyurethane-based elastomer foam suitable for battery potting | |
| US20060276613A1 (en) | Polyurethaneurea segmented copolymers | |
| RU2237069C1 (en) | Polyurethane composition | |
| WO2021178800A1 (en) | Curable polyurethane prepolymer composition |