聚氨酯筛板

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1、聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，它有较高的强度和弹性，同样硬度下比其他弹性 体 承载能力高，耐油脂及耐化学品性优良，抗老化性好，耐疲劳及减震性好，与金属粘 合 性好,尤其是具有优异的耐磨性能，俗称“耐磨橡胶” 1。聚氨酯筛板（网）是近年来发展起来的用于矿山选矿、分级、脱水等筛机上替代金属 筛板 （网）的一种新型制品。主要用于煤矿、铁矿、铜矿、金矿等各种矿石的分级、 筛选、脱 水等场所，是振动筛必备的配件之一。由于筛板（网）使用条件十分苛刻，不 仅要求耐 磨耗、耐腐蚀、耐老化，而且使用中必须保持精确的筛孔、缝尺寸，以往主 要以不锈钢 来制作筛板（网）2,但是由于金属筛板耐磨性、弹性、耐腐蚀性较差

2、，且 噪音大、加工 成本高、寿命短，多数场合正被聚氨酯筛板取代。和金属筛板相比，聚 氨酯筛板充分发 挥了聚氨酯高耐磨、高弹性、吸音、减震等方面的特点，具有成型加工方便、耐磨性好、使用寿命长、筛分质量高、自洁能力强、透筛性能好、降低噪 音、改 善操作环境、适用范围广（干料、湿料、原矿、破碎矿等不同粒度的物料 ）等 优点,故采 用聚氨酯筛板替代金属筛板或普通橡胶筛板前景看好。聚氨酯筛板主要有 弛张筛板、张力 筛板、大孔筛板、条缝筛板等多个系列，其加工主要采用液体反应注射成型技术，常压浇注、硫化而成。1实验部分1.1 原材料聚己二酸乙二醇酯，Mn二2000,f=2,工业品，烟台万华聚氨酯股份公司；聚

3、四氢咲喃醚二醇PTMG） ,Mn=1000,f=2,工业品，Bayer公司；聚环氧丙烷二醇（PPG） ,DL-1000,Mn=1000,f=2,工业品，淄博东大化工公司；甲苯二异氰酸酯（T-100、T-80）,工业品,BASF公司;4,4 -二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）,工业品，烟台万华聚 氨酯股份公司，3,3 -二氯-4,4 -二氨基二苯基甲烷（MOCA）,工业品，江苏农药集团;1,4- 丁二醇（ BDO） ,工业品,韩国进口 ；催化剂及其他助剂均为市售工业品1.2 筛板用原液的制备 聚氨酯筛板用原液可采用预聚法和半预聚法制备。1.2.1 预聚物法将聚醚或聚酯多元醇加入反应釜中，在100

4、120C ,20.096MPa的负压下减压脱水0.5 1h,然后降温到60C以下，加入计量的TDI或MDI，于80C下反应约2h,然后再脱气 至无气泡 , 降温密封得预聚物。1.2.2 半预聚物法（以MDI体系为主）（1） 半预聚物（A组分）制备将聚醚或聚酯多元醇加入反应釜中，在100120C,-0.096MPa的负压下减压脱水0.5 1h,然后降温到50C以下，加入计量的MDI,于 80C下反应约2h,然后再脱气至无气泡，降温密封得半预聚物。（2） 扩链剂组分（B组分）的制备将计量的聚醚或聚酯多元醇和1,4- 丁二醇加入反应 釜，在100 120C, -0.096MPa的负压下减压脱水1.5

5、 2h,降温后加入定量的催化剂搅拌 均匀即得B组分。1.3 聚氨酯筛板 （网）的制备将制备好的预聚物或半预聚物加入三组分反应注射成型机（RIM机）的A组分储罐中，固化剂加入到RIM机的B或C罐中（MOCA为一储罐，半预聚物的B组分为一储罐），开 动储罐搅拌电机、循环计量泵电机及加热油罐及其电机 , 控制物料温度到规定值待 用。 工艺流程如下 :将模具预热到一定温度， 喷涂脱模剂， 启动 RIM 机混合头电机， 开始浇注,浇注结束后, 在一定温度下加热硫化 1小时, 脱模修整 , 后熟化即得聚氨酯筛板 （ 网） 。1.4 聚氨酯筛板物理性能要求聚氨酯筛板用胶料的物理性能要求见表 1结果与讨论2.

6、1 材料物理性能的研究2.1.1 多元醇种类对性能的影响虽然聚氨酯弹性体具有优异的物理机械性能 , 但根据筛板 （网） 使用场合的不同 , 对材 料的具体要求有较大的区别 , 大孔筛通常用于矿石或煤的分级 , 矿石中含水量少 , 对 耐 水性能要求不高 , 但强度要求高 , 采用聚酯型聚氨酯即可满足性能要求 ; 条缝筛主 要用 于洗、选矿最后一道工序的脱水过程 , 此时矿石基本为粉末状 , 且含水量较高 , 故 要求 材料耐水性较好 , 永久变形小 , 回弹性好 , 尺寸稳定性好 , 聚醚型聚氨酯弹性体可满足性能要求。分别采用聚四氢咲喃醚二醇（PTMG）聚环氧丙烷二醇、聚酯二醇与T280预聚物

7、法制得的弹性体物理机械性能如表2所示。表2不同多元醇聚氨酯弹性体性能比较塞元醇PTMG聚酯PTMtf PPG(80/ 20)邵A硬度，度939192拉伸强度MPaS43.650.636.4拉断忡长率420600550拉断永久变形，105.39590回弹性,%81413阿克隆磨耗.CHP/ 1.61 km0.030 0280. 034注:预聚物游离NCO质量分数为5沧固化剂为MOCA,扩OUn9 nr） T 1 rtrn QJI?由表 2 可看出，采用 PTMG-TDI-MOC 聚酯-TDI-MOCA 及 PTMG/PPG-TDI-MO （体系所得弹性体物性除聚酯体系和混合聚醚体系的永久变形稍大

8、外， 其他性能均可满足筛板 性能要求，且加入PPG可以降低材料的造价，降低产品成本。2.1.2 不同合成方法对性能的影响为了改善筛板的使用性能，法国博雷公司将筛板胶料分为上下两层，上层较软，邵尔A 硬度为60度,下层较硬为85度左右,这样既可保证筛板的刚度和挺性以及材料的强 度,又可 改善筛板工作面的弹性， 提高筛分效率。由于半预聚物法能够比较容易地调 节材料的硬 度，故低硬度的聚氨酯弹性体可采用半预聚物法来合成。通常由于TDI体系气味较大，且制得的弹性体弹性较MDI体系小，一般不采用半预聚物法加工，而MDI 体系由于挥发性小，气味小,但粘度稍高，较适合于半预聚物法加工。以聚酯、聚醚、MDI采

9、用预聚物法和半预聚物法制得的弹性体性能如表 3所示表3不同合成方袪对弹性体性能的影响多元醇聚酯 预聚半预聚预聚邂半预聚邵A硬度，度8362S165拉伸强度,MPa362842.3拉断伸长率%S562630417620撕裂强度5 kN/ in71.64179.967. 8拉断永久变形,141089回弾性,%32355358阿克隆磨耗1.61 km0,0280.030.038注： 1）预聚表示采用预聚物法，半预聚表示采用半预聚物袪2）预聚物法设定游离NCO质量分数为4.0%，半预聚物法设定为3 %,扩链系数均匀 0.95由表3可看出，采用半预聚物法制得的弹性体硬度可以比较容易的调到邵 A60度左右

10、, 此时的弹性、伸长率均较好，且物料A,B组分的比例、粘度比较接近，提高了混合的均 匀性， 同时改善了弹性体的某些性能。2.1.3 不同二异氰酸酯对材料性能的影响一般情况下， 合成聚氨酯弹性体的多异氰酸酯以二异氰酸酯为主 ， 多数情况下采用甲 苯二异氰酸酯（TDI）和4,4 -二苯基甲烷二异氰酸酯MDI）。由于TDI和MDI在物性 和结构上都有较大的差别， TDI 为单苯环， 常温下为液体， 刺激性气味较大， 而 MDI 为 双 苯环结构， 常温下为固体， 气味很小,且反应活性较高， 所以在合成弹性体时各有其特点，以PTMG,MDI,TD为主要原料，分别采用预聚物法和半预聚物法制备硬度基本接近

11、的弹性体， 弹性体的物理机械性能对比如表 4 所示表4不同二异氤酸酯对材料性能的影响多元醇PTMGTDI律系MDI体系预聚法半预聚法邵A硬度，度858386拉伸强度,MPa4242.344.5拉断伸长率=%477417424撕裂强度,fcN7 m75.571.3Ski拉断永久变形，%10913300 %定伸应力5MPa9,713.814.5回弹性，285350阿克隆磨耗3cn?/ 1.61 km0_0290.0270.032低温脆性55 *C?超痕无裂痕无裂痕加工温度下粘度较高高点侃由表4可知,无论采用何种体系，材料的低温性能均较好，这与PTMG勺分子结构有关对MDI体系无论何种合成方法，弹性

12、体强度、回弹性均较好，其他性能两种体系接近v2.1.4 TDI 异构比对材料性能的影响般情况下，根据不同的使用要求，合成聚氨酯弹性体可采用不同结构的TDI。目前市场上销量较大的主要是TDI-80/20和TDI2100。TDI-80/20是异构体2,4-和 2,6-结构的80比20混合 物,TDI-100为纯的2,4-结构，结构的差别决定了性能的差别3。用预聚物法及同样的表5 IDI异构比对材料性能的影响TDIT- 80T-100邵A硬度，度9091拉伸强度?MPa40.645,2拉断伸长率,484540撕裂强度,kN/ m102110拉断永久变形,%109回弹出4045阿品隆磨7乐上占1.61

13、 km0.030.02S工艺条件合成同样游离NCC百分含量的PTM瞬性体，两者性能对比如表5。注:预聚物游离NCO百分含量为4,5%,固化剂为MOCA，扩系数 0* 95“皿収 W 3 . : r7 - :fi由表5可知，采用T-80和T-100制得的聚氨酯弹性体的物理机械性能相差不太大，总 的来讲T-100制得的弹性体机械性能比T-80制得的弹性体性能要好。但T-100造价要 比 T-80 高近一倍,对无特殊要求的制品用 T-80 体系较为经济。2.2 工艺性的研究2.2.1 多元醇种类对工艺性能的影响采用浇注型聚氨酯制备筛板， 不仅要求材料的物理性能满足使用要求， 工艺性能也十 分 重要，

14、不同种类的多元醇会对预聚物的粘度,A,B组分的配比，胶料的流动时间(操作时间) 等产生影响。分别用聚四氢咲喃醚二醇(PTMG)聚环氧丙烷二醇、聚酯二醇与T-80采用 预聚物法制得的弹性体工艺性能如表 6 所示。表五多元醇种类对工艺性能的影响多元醇莖匡PTMGPTMGPPG(M 20)邵A硬度，度899091粘度(80 Q ,MPa- S240010800850混合比例13.613.613,6釜中寿命jnin3.54.55注 ：1）预聚物游高NOO质量分数为4.5%,固化剂均为MO-CA, 扩链系数0952）混合比例是指100份预聚物中加的MOCA量3釜中寿命即胶料的可操作时间采用目测渺表计时的 方法测定?由表6可知，同样游离NCC百分含量时，聚酯系列预聚物粘度较高，操作时间短，有利于快速硫化、脱模， 但流动性差；聚醚系列预聚物粘度较低， 操作时间长， 流动性好,使 胶料中夹带的气泡易于排出。222 TDI,MDI及TDI不同异构比对材料工艺性能的影响在合成聚氨酯弹性体时， 二异氰酸酯种类及异构比不仅对物理性能有较大的影响， 对 工艺性能也有较大的影响，以PTMG,MDI,T-80,T-100合成聚氨酯弹性体，其工艺性能对 比如表 7 所示。由表7 知,TDI体系和MDI体系在同样的硬度下,MDI体系的预聚物粘度较高，而操作 时 间介于T-