耐高温聚氨酯在工程密封中的应用

2019-12-09

 在工程机械领域,设备长期在户外作业,工况复杂。而在夏季,高温、高湿的环境让油缸运行温度与负荷超过理想工况。作为油缸密封中最为关键的聚氨酯主油封,常常因无法承受高温而出现老化导致漏油,从而影响整个工程作业进度。下图为常见的聚氨酯老化,导致密封件开裂等现象



      聚氨酯弹性体是一种硬度可调的特种高分子合成材料,具有高耐磨、高强度、高耐油性、高耐撕裂等优点。但是由于其结构上的特点,耐热性较差,在高温下容易发生软化、分解、使机械性能急剧下降,一般情况下长期使用温度不能超过80℃,短期使用温度不能超过120℃,大大限制了聚氨酯的应用与范围。

      过去几年里,国内聚氨酯水平突飞猛进,大部分创新都与新型扩链剂商业化和国产化相关,但对于异氰酸酯(硬段)和多元醇(软段)的研究相对较少。

       元星新材料在耐高温聚氨酯开发中,优选二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对本二异氰酸酯(PPDI)、奈二异氰酸酯(NDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)和二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯(DMMDI)为硬段。

     优选低聚物多元醇为官能度大于等于2的聚合物多元醇,芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二元醇。

       制备含活性氢聚合物的低聚物多元醇分子量为1000-2000,若分子量小于1000,将导致聚氨酯弹性体回弹性下降,若大于2000,则导致活性氢聚合物组分的相容性下降,储存稳定性差。

      小分子扩链剂选用1,4丁二醇和对本二酚二羟己基醚。

      通过7种实施案例进行性能对比


       通过基础高温测试后选取实施案例4、实施案例5,材料进行进一步高温老化测试。



     通过以上试验后,我们以实施案例5的材料配方作为基础,开发出浇注型聚氨酯弹性体(CPU)和热塑型聚氨酯弹性体(TPU)两种形态的产品,投入下游并在高温工况中进行应用。通过近两年的跟踪,未发现任何一列因聚氨酯密封耐高温、老化不足而导致的密封件碎裂的问题。


      


结论


     使用聚碳酸酯(PCDL)作为多元醇的弹性体,普遍具有更好的耐高温与耐介质性能,在产品应用中有故障率低、性能保持率好的特点。但由于PCDL的特性导致其不管在CPU还是TPU加工中都出现工艺性不佳的情况。另一方面,采用MDI-PCDL为基础的弹性体,回弹性较差,同时在低温环境中硬度提升较快也是制约其应用的一大因素。


注:本文中所述内容摘自广东元星工业新材料有限公司发明专利(CN107880243A_一种高耐热高性能聚氨酯弹性体预聚体的制备方法和应用

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