黑色颜料对聚氨酯弹性体的影响

BMA004

崔向红,刘晓冬     (黑龙江省化工研究院,黑龙江哈尔滨150078)     摘要:本文介绍了在聚氨酯弹性体中分别加入炭黑和另外一种黑色颜料,试验证明黑色颜料的加入可满足聚氨酯弹性体对颜色的要求,同时也提高了绝缘性能和透水性能。     关键词:聚氨酯弹性体;炭黑;黑色颜料     聚氨酯弹性体制品五颜六色、美观大方的外观靠的是着色剂。着色剂分为:有机染料和无机颜料,有机染料大部分用于热塑性聚氨酯制品中,装饰美化注射件和挤出件。弹性体制品的着色一般有两种方式[1]:一种是将颜料等助剂和低聚物多元醇研磨成色浆母液,然后将适量的色浆母液与低聚物多元醇搅拌混合均匀,再经加热真空脱水后与异氰酸酯组分反应生产制品,如热塑性聚氨酯色粒料和彩色铺装材;另一种方法是将颜料等助剂和低聚物多元醇或增塑剂等研磨成色浆或色膏,经加热真空脱水,封装备用。使用时,将少许色浆加入预聚物中,搅拌均匀后再与扩链交联剂反应浇注成制品。此法主要用于MOCA硫化体系,色浆中颜料含量约占10%～30%,制品中色浆的添加量一般在0.1%以下。     本文主要介绍的是将着色剂和聚氨酯预聚体混合,真空脱水后与事先称重完全熔融的MOCA混合反应灌注成制品。同时对比两种颜料的加入对制品性能的影响。     1试验部分     1.1试验原料     聚醚多元醇(工业品,黎明化工研究院);TMX2DI(工业品,进口);3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)(工业品,苏州凌云);炭黑(工业品);黑色颜料(工业品)。
1.2预聚体的制备
    在装有搅拌器、控温仪、真空接口的三口烧瓶中,加入定量的聚醚多元醇,100℃真空脱水至无气泡,加入计量好的TMXDI,100℃反应3～4h后,再真空脱水得预聚体。同时测定体系内-NCO含量。     1.3弹性体的制备     将上述制得的预聚体中加入计量好的颜料,在80℃下真空脱水,倒入事先计量好并完全熔融的固化剂,混匀,加速搅拌约5min后迅速浇注到已在100℃烘箱中预热的模具中,80℃固化24h,自然冷却至室温,脱模即得制品。     1.4性能测试     (1)透水系数采用GB/T1037-1988塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法(杯式法)。     (2)体积电阻率采用GB/T1410-1989固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法。
2结果与讨论
    2.1外观(图1、2)     从图1、2中明显可见,添加炭黑的可见碳黑颗粒,分散不均匀;添加黑色颜料的制品,分散均匀。

黑色颜料对聚氨酯弹性体的影响

    2.2颜料对绝缘及耐水性能的影响     体积电阻率也叫体积电阻、体积电阻系数,是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要指标。体积电阻率愈大,绝缘性能愈好。

表1 颜料对绝缘性能的影响

    由表1可以看出,添加黑色颜料的制品体积电阻率高,绝缘性能好。     聚氨酯弹性体的耐水性取决于聚合物的分子结构和化学组成。其一,在聚氨酯分子结构中有酯基,所以易于水解;其二,在其结构中含有N、O原子这样的亲水基团,很易与水形成氢键,从而增加了高聚物的亲水性。其三,水通过聚氨酯时,水分子是在聚氨酯分子间隙中通过的,分子链节的柔韧性愈大,分子链的运动愈剧烈,分子间隙的质量改变越频繁,水分子就越容易通过[2]。     本试验考察了添加黑色颜料与添加炭黑后对弹性体耐水性的影响,试验证明,添加黑色颜料的透水系数低,可满足使用的要求。
  3结论
    通过实验验证,添加黑色颜料后,满足用户要求的弹性体为黑色,同时也提高了其他性能,透水系数低、绝缘性能良好,可保证正常应用。