本發(fā)明屬于高分子材料
技術領域：
，具體涉及一種聚氨酯膠輥及其制備方法。
背景技術：
：目前，國內大多數鋼鐵企業(yè)生產的板材，均需經過再次加工，提高其附加值和市場競爭力。在板材表面鍍鋅的工藝就是各個鋼鐵企業(yè)的首選。但由于鋅的化學性質活潑，在空氣中容易氧化變暗，最后產生“白銹”腐蝕。因此，鍍鋅后的鋼板需經過鉻酸鹽的處理，以便在鋅上覆蓋一層化學轉化膜，使活潑的金屬處于鈍態(tài)，這就叫鋅層鉻酸鹽鈍化處理。這層厚度只有0.5μm以下的鉻酸鹽薄膜，能使鋅的耐蝕性能提高6倍～8倍，并賦予鋅以美麗的裝飾外觀和抗污能力。所以此工藝受國內外大多數企業(yè)的青睞，廣泛用于各大鋼廠的冷軋鍍鋅板、彩涂板、耐指紋板、晶相板等生產線，采取輥涂、擠干等方式進行鋅層鉻酸鈍化的處理。目前鉻酸的鈍化主要有六價鉻鈍化與三價鉻鈍化，均是以液體的方式存在，主要依靠耐鉻酸強腐蝕性膠輥將鈍化液體從鈍化槽里帶出并均勻涂抹在鍍鋅板上，使其快速氧化形成一層致密的氧化保護膜。由于膠輥直接接觸強腐蝕性鉻酸鹽鈍化液，普通的橡膠、橡塑、聚氨酯材質的膠輥均不能有效的滿足工藝使用要求。目前大部分此類膠輥均需國外進口，每支膠輥價格在10萬元以上、工期一般在半年以上，造成了價格貴、工期長、訂貨渠道復雜的實際困難。雖國內也有1～2家企業(yè)能夠生產出符合用戶使用要求的膠輥，但仍然不能滿足各大鋼廠的實際需求，產品性能也參差不齊。技術實現要素：針對上述現有膠輥所存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種聚氨酯膠輥，該聚氨酯膠輥具有耐溶劑、耐氧化、耐磨、彈性、高強度、高硬度及高致密性等優(yōu)點。本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種聚氨酯膠輥。該聚氨酯膠輥由以下重量份的原料制備而成：100份聚氨酯預聚體、4.5～5.1份固化劑、10～40份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、10～20份二氧化硅；所述固化劑由三羥甲基丙烷與三異丙醇胺按重量比2.5～3.5︰1混合而成。優(yōu)選的，上述聚氨酯膠輥中，所述聚氨酯預聚體為預聚體V6007。優(yōu)選的，上述聚氨酯膠輥中，原料還包括亞磷酸酯消泡劑。進一步的，上述聚氨酯膠輥中，所述亞磷酸酯消泡劑為DF801。進一步的，上述聚氨酯膠輥中，由以下重量份的原料制備而成：100份預聚體V6007、4.8份固化劑、15份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、15份二氧化硅、1.5份DF801；所述固化劑由三羥甲基丙烷與三異丙醇胺按重量比3︰1混合而成。優(yōu)選的，上述聚氨酯膠輥中，所述二氧化硅為熔融硅微粉。本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供上述聚氨酯材料膠輥的制備方法。該方法包括以下步驟：a、將聚氨酯預聚體加熱熔化后加入二氧化硅、鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、亞磷酸酯消泡劑在80～90℃混勻并脫氣備用；將三羥甲基丙烷在120～140℃下脫水后與三異丙醇胺在80～90℃下混勻備用；將兩種備用物料在80～90℃混勻并脫氣；b、將輥芯噴砂洗凈后涂刷粘接劑，將模具內腔洗凈后涂刷脫模劑，然后將模具與輥芯進行組裝；c、將步驟a混勻脫氣后的物料澆注到步驟b組裝好的模具中，將澆注成型的產品連同模具一起在95～105℃下烘烤；d、將烘烤后的產品冷卻、脫模，然后車磨加工得到最終產品。優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，先將鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯和二氧化硅混勻后再加入到聚氨酯預聚體中。優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述粘接劑為開姆洛克218或219。優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述脫模劑為硅脂脫模劑。優(yōu)選的，上述制備方法步驟c中，物料進行澆注前經過濾鋼絲網過濾后再澆注入模具中。優(yōu)選的，上述制備方法步驟c中，所述烘烤的時間為10～16小時。本發(fā)明方法原料易得、操作簡單，通過選擇合理的原料及其添加量能夠制備得到耐鉻酸耐腐蝕的聚氨酯膠輥，其性能參數能夠滿足邵氏硬度為50±5度，拉伸強度≥12MPa，拉斷伸長率≥300％，拉斷永久形變≤15％，撕裂強度(直角型)≥35KN/m，阿克隆磨耗＜0.3cm3/1.61km；且經過六價鉻溶液浸泡30d，性能參數仍然滿足使用要求，從而能夠很好地用作鋅板涂鉻膠輥。具體實施方式由于聚氨酯膠輥在使用過程中需要長期浸泡于鈍化液中，受到高價鉻離子的強氧化以及帶鋼對膠輥表面不斷的擠壓和摩擦，且將鈍化液均勻涂覆在帶鋼表面。這就要求聚氨酯膠輥具有適中的硬度，較高的抗氧化腐蝕能力和耐溶劑能力，以及較好的耐磨性能和膠料較高的致密性，膠輥膠層不能有氣孔、沙眼等缺陷存在。由于單純的聚氨酯材料難以滿足聚氨酯膠輥上述使用綜合性能要求，因此本發(fā)明設法尋求一種在耐溶劑、耐氧化、耐磨、彈性、強度、硬度、及膠料高的致密性方面達到綜合性能最優(yōu)化的聚氨酯膠輥。聚氨酯膠輥，由以下重量份的原料制備而成：100份聚氨酯預聚體、4.5～5.1份固化劑、10～40份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、10～20份二氧化硅；所述固化劑由三羥甲基丙烷(TMP)與三異丙醇胺(TIPA)按重量比2.5～3.5︰1混合而成。優(yōu)選的，所述聚氨酯預聚體為預聚體V6007。優(yōu)選的，為了縮短脫氣時間，增加膠料的可操作性，還包括加入原料亞磷酸酯消泡劑。優(yōu)選亞磷酸酯消泡劑為DF801。然而亞磷酸酯消泡劑用量加大，雖然能夠大幅縮短脫氣時間，但是大劑量亞磷酸酯消泡劑也使得膠料的物理機械性能大幅降低。所以優(yōu)選亞磷酸酯消泡劑的添加量為1.5份。優(yōu)選的，聚氨酯膠輥由以下重量份的原料制備而成：100份預聚體V6007、4.8份固化劑、15份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、15份二氧化硅、1.5份DF801；所述固化劑由三羥甲基丙烷與三異丙醇胺按重量比3︰1混合而成。由于二氧化硅加入后出現沉淀，不能與聚氨酯混合均勻；如果采用納米二氧化硅，則由于其比表面積太大，雖然可以與聚氨酯均勻混合，但是膠料粘度大幅增加，操作困難。針對該問題發(fā)明人發(fā)現，采用偶聯(lián)劑處理熔融型二氧化硅粉末不僅可以與聚氨酯混合均勻，且粘度不會增加太多。所以，所述二氧化硅優(yōu)選熔融硅微粉。本發(fā)明還提供了上述聚氨酯膠輥的制備方法，包括以下步驟：A、投料：將聚氨酯預聚體加熱使其熔化后投入反應釜中；然后加入混合均勻的鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯和二氧化硅，再加入亞磷酸酯消泡劑；將所有原料在80～90℃混合均勻后攪拌脫氣后備用；將在120～140℃脫水后的三羥甲基丙烷與三異丙醇胺在80～90℃下混勻備用；將上述兩種脫氣備用的物料在80～90℃混合均勻后再次脫氣；B、模具及輥芯的處理：將輥芯進行噴砂處理，輥芯噴砂后，表面應無油污、銹痕；將噴砂后的輥芯用120#汽油清洗干凈，待汽油干后，均勻涂刷專用粘接劑；模具表面清洗干凈，然后均勻涂刷脫模劑；將粘接劑已經完全風干的輥芯與模具進行組裝，組裝過程中應防止輥芯表面與模具接觸；除澆注口之外，模具所有縫隙均需要密封，防止漏料；模具組裝完成后，進行烘烤，至90℃±5℃，備用；C、澆注成型及硫化：將上述脫氣后的物料澆注到組裝好的模具中，將澆注成型的產品連同模具在95～105℃下烘烤10～16小時；C、將烘烤后的產品冷卻、脫模，然后車磨加工得到最終產品。上述制備方法中，DMEP加入方式對產品的性能沒有直接影響，但是對操作性能有較大的影響。發(fā)明人發(fā)現將DMEP直接加入聚氨酯中，當加入處理過的二氧化硅后，由于處理過的二氧化硅粘度大，需要攪拌很長時間才能與聚氨酯混合均勻。然后發(fā)明人發(fā)現，將DMEP與偶聯(lián)劑處理過的二氧化硅混勻后再一起加入聚氨酯，處理后的二氧化硅經過DMEP的稀釋，其粘度大幅下降，攪拌時間大幅縮短。上述制備方法中，聚氨酯與固化劑的反應速率，隨著溫度的上升而呈現指數式攀升。一旦溫度過高，操作時間將大幅縮短，膠料流動性變差，無法填充滿模具，產品出現缺陷，甚至有凝釜的危險。但是溫度過低時，加料粘度較大，無法將膠料中的氣體脫干凈，同樣會導致產品中出現沙眼這類缺陷。后發(fā)明人發(fā)現，最終將澆注溫度控制為85℃±5℃，這個溫度段，不僅加料粘度不會太大，而且也有足夠的操作時間。優(yōu)選為82℃～85℃。試驗例1二氧化硅對膠料性能的影響首先，為了滿足使用要求，制備所得的聚氨酯膠輥應該滿足以下性能指標：表1聚氨酯膠輥性能指標項目指標檢驗方法硬度(邵爾A)度50±5GB/T531拉伸強度，MPa≥12GB/T10654拉斷伸長率，％≥300GB/T10654扯斷永久變形％≤15GB/T10654撕裂強度KN/m≥35GB/T530阿克隆磨耗(cm3/1.61km)＜0.3HG/T2073-2005耐鉻酸性能優(yōu)浸泡對比所以，結合聚氨酯膠輥綜合性能要求，本發(fā)明擬定了大量原料配方，部分配方如下表2所示：表2聚氨酯膠輥膠料配方二氧化硅具有較好的耐化學藥劑穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐磨性能，在膠料中添加二氧化硅可以提高膠料的耐溶劑性能和耐磨性能；然而作為無機填料，二氧化硅的加入必然會影響膠料的機械性能和表觀硬度。表3二氧化硅對加料性能的影響表4浸泡30天后性能指標增量從表3可以看出，隨著二氧化硅的加入，膠料的硬度、拉斷永久形變升高，且隨著二氧化硅的用量增加而升高。同時，拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度、耐液體性能均隨著二氧化硅用量的增加而降低。經過浸泡30天后，各項指標均發(fā)生了變化，硬度、拉斷永久形變、阿克隆磨耗上升；拉斷強度、拉斷伸長率、撕裂強度降低。通過表4發(fā)現浸泡30天后各性能指標變化量隨著二氧化硅用量的增加而減少。證明二氧化硅的加入可以增強膠料的耐液體性能。同時發(fā)現隨著二氧化硅加入量的增加，指標變化量在4#、5#、6#均出現了0，這說明，二氧化硅過量之后，膠料的耐液體性能增加幅度趨于平緩，甚至不再增加，而這個拐點出現在4#配方。即二氧化硅用量在15份時比較合適。隨著二氧化硅用量的增加，試驗經浸泡30天后，硬度變化量減少。隨著二氧化硅用量的增加，試驗經浸泡30天后，硬度變化量減少，且當超過15份之后，經浸泡30天，拉伸強度不再變化。同樣在拉斷伸長率、拉斷永久形變、撕裂強度、阿克隆磨耗方面，隨著二氧化硅加入量的增大，浸泡30天后的變化量越來越小，甚至不發(fā)生變化。由此可見，二氧化硅的加入，可以明顯改善膠料的耐溶液(六價鉻溶液)的性能。所以，控制二氧化硅添加量為10～20份。優(yōu)選為15份。試驗例2DMEP對膠料性能的影響DMEP主要作為增塑劑使用，它的加入一方面可降低膠料的表觀硬度，另一方面也可以降低膠料的粘度，增加操作性；但是同時也會一定程度的降低膠料的物理機械性能。表5DMEP對膠料性能影響表6浸泡30天后性能指標增量由表5、6可以看出，隨著DMEP的加入，表面硬度隨著DMEP用量的加大而降低，且降低速率平緩；拉伸強度、拉斷伸長率、撕裂強度均隨著DMEP用量加大而降低；拉斷永久形變隨著DMEP用量增加而增加。浸泡30天后，物理機械性能均發(fā)生了變化，4#、7#、8#、9#、10#，拉伸強度、拉斷伸長率變化量隨著DMEP用量增加而增加，且拉斷伸長率增量隨著DMEP用量增加而加快增加。所以，控制DMEP添加量為10～40份。優(yōu)選為15份。下列實施例所用預聚體V6007購自美國科聚亞公司，物料性能NCO％4.0～4.5；DF801購自東莞德豐化工有限公司；熔融硅微粉購自廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司，D50＝4～6微米，相當于4500目。實施例1a、將100重量份預聚體V6007加熱熔化后加入15重量份熔融硅微粉、10重量份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、1.5重量份DF801在82℃混勻并脫氣備用；將3.6重量份三羥甲基丙烷在135℃下脫水后與1.2重量份三異丙醇胺在90℃下混勻備用；將兩者備用物料在88℃混勻并脫氣；b、將輥芯噴砂洗凈后涂刷粘接劑，將模具內腔洗凈后涂刷脫模劑，然后將模具與輥芯進行組裝；c、將步驟a混勻脫氣后的物料澆注到步驟b組裝好的模具中，將澆注成型的產品連同模具一起在100℃下烘烤；d、將烘烤后的產品冷卻、脫模，然后車磨加工得到最終產品。本實施例所得產品性能指標為：邵氏硬度為57度，拉伸強度14MPa，拉斷伸長率461％，拉斷永久形變12％，撕裂強度(直角型)39KN/m，阿克隆磨耗0.01cm3/1.61km。浸泡30d后該產品性能指標為：邵氏硬度為59度，拉伸強度13MPa，拉斷伸長率425％，拉斷永久形變13％，撕裂強度(直角型)37KN/m，阿克隆磨耗0.02cm3/1.61km。實施例2a、將100重量份預聚體V6007加熱熔化后加入15重量份熔融硅微粉、15重量份鄰苯二甲酸二甲氧基乙酯、1.5重量份DF801在90℃混勻并脫氣備用；將3.6重量份三羥甲基丙烷在125℃下脫水后與1.2重量份三異丙醇胺在85℃下混勻備用；將兩者備用物料在90℃混勻并脫氣；b、將輥芯噴砂洗凈后涂刷粘接劑，將模具內腔洗凈后涂刷脫模劑，然后將模具與輥芯進行組裝；c、將步驟a混勻脫氣后的物料澆注到步驟b組裝好的模具中，將澆注成型的產品連同模具一起在105℃下烘烤；d、將烘烤后的產品冷卻、脫模，然后車磨加工得到最終產品。本實施例所得產品性能指標為：邵氏硬度為53度，拉伸強度13MPa，拉斷伸長率382％，拉斷永久形變14％，撕裂強度(直角型)37KN/m，阿克隆磨耗0.02cm3/1.61km。浸泡30d后該產品性能指標為：邵氏硬度為55度，拉伸強度12MPa，拉斷伸長率341％，拉斷永久形變14％，撕裂強度(直角型)36KN/m，阿克隆磨耗0.02cm3/1.61km。當前第1頁1 2 3