一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术属于化工材料领域，尤其涉及一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体包含：组分A为脂肪族二异氰酸酯组分，脂肪族二异氰酸酯组分包含50‑100％摩尔分数的六亚甲基二异氰酸酯与0‑50％摩尔分数除六亚甲基二异氰酸酯外的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族二异氰酸酯的混合物；组分B为扩链剂组分，扩链剂组分包含50‑100％摩尔分数的1,4‑丁二醇与0‑50％摩尔分数除1,4‑丁二醇外的至少一种扩链剂的混合物；组分C为至少一种多元醇组分；组分D为催化剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐水解剂和阻燃剂中的至少一种，本发明专利技术方法简单，其产品可有效改善析出问题，力学性能优异。

An anti aliphatic thermoplastic polyurethane elastomer and preparation method thereof

The invention belongs to the field of chemical materials, in particular to a precipitation-resistant aliphatic thermoplastic polyurethane elastomer and a preparation method thereof. The precipitation-resistant aliphatic thermoplastic polyurethane elastomer comprises an aliphatic diisocyanate component A and an aliphatic diisocyanate component 50 to 100% mole fraction hexamethylene diisocyanate. A mixture of cyanates with aliphatic and/or alicyclic and/or aromatic diisocyanates with the exception of hexamethylene diisocyanates in 0.50% mole fraction; component B is a chain extender component and the chain extender component consists of 1,4-butanediol in 50.100% mole fraction and at least one chain extender with the exception of 1,4-butanediol in 0.50% mole fraction. Component C is at least one polyol component; Component D is at least one of catalyst, antioxidant, light stabilizer, lubricant, hydrolysis resistant and flame retardant. The method of the invention is simple, and the product can effectively improve the precipitation problem and has excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术属于化工材料领域，尤其涉及一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种嵌段式线性大分子，其主要由二异氰酸酯和小分子扩链剂反应所形成的硬段及由二异氰酸酯和低聚物多醇反应形成的软段组成。普通的芳香族热塑性聚氨酯弹性体由于其特殊的苯环结构经过紫外照射后会发生明显的黄变，而脂肪族热塑性聚氨酯弹性体则不会受到该影响，因此又被称为永不黄变TPU。脂肪族热塑性聚氨酯弹性体在汽车车身保护膜、汽车内饰件、皮革、护套、电子注塑产品等领域有着广泛的应用前景。现有常用于制备热塑性聚氨酯弹性体的方法主要包括两种，一种是一步法，一种是两步法。一步法包括一步连续法和一步间歇法，一步连续法即将二异氰酸酯、低聚物多醇及小分子扩链剂直接共混后通过双螺杆挤出机连续反应工艺来完成；一步间歇法是通过即将二异氰酸酯、低聚物多醇及小分子扩链剂直接共混后浇铸到输送带上，经过高温烘箱道熟化反应后再经过粉碎造粒来完成。两步法是指将二异氰酸酯和低聚物多元醇进行反应制得预聚物，再加入扩链剂进行扩链，传统的两步法需要在溶剂中反应，污染大，而且生产效率低下，现已被淘汰。当生产六亚甲基二异氰酸酯HDI基热塑性聚氨酯弹性体时，1分子HDI与1分子BDO会通过头尾相接的方式，发生副反应而生成环状的氨基甲酸酯低聚物(如下式)而这些环状的氨基甲酸酯低聚物易于结晶，与聚氨酯高聚物的相容性较差而发生迁移，从而导致析出。目前传统的改善HDI基TPU的方法主要为更换扩链剂或采用后处理脱除低分子析出物。其中更换扩链剂会对TPU本身的性能造成影响，尤其是成型和物性等方面，而采用后处理脱除低分子析出物的方法的效果有限。专利CN1130428(C)中涉及了一种可改善析出性能的HDI基脂肪族TPU的制备方法，其改善析出的方法主要为扩链剂采用80％以上的HDO，其他扩链剂占比在20％以下。生产工艺为传统的一步法连续法和两步预聚物法。该专利通过更换扩链剂来改善析出问题，但成型和物性均会变差，而且成本也会增加。专利CN101492524B中涉及了一种低雾度和加工性良好的透明热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。其二异氰酸酯选自1,6-HDI和至多30mol％的其他脂肪族二异氰酸酯，扩链剂由HQEE和至少一种选自在两个羟基基团间有2或3个碳原子的二醇组成(优选1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,2-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇)；该专利同样是采用不使用BDO来达到规避析出问题的作用，但增加了成本和工艺难度，物性也有一定牺牲。专利CN1283209A中涉及了一种低析出的脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其采用HDI和BDO的体系制得成品后经过热气流处理，从而达到改善析出的效果，但其改善析出的效果有限。专利CN101070371A中涉及了一种改善析出的脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其二异氰酸酯采用70-100mol％的HDI和0-30mol％的其他脂肪族或脂环族二异氰酸酯，扩链剂采用具有一定聚合度且分子量在104-500g/mol的二元醇和或分子量在60-400g/mol的其他扩链剂。该专利技术是通过提高扩链剂的分子量来达到抑制环酯类化合物的产生的方法达到改善析出的效果。该专利虽可以良好的改善析出问题，但扩链剂的复杂性会增加成本，另一方面增加扩链剂的分子量和长度也会降低最终产品的物性。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其制备方法简单，得到的脂肪族热塑性聚氨酯弹性体可有效的改善析出问题，产品力学性能优异。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，由以下组分原料反应制成：组分A为脂肪族二异氰酸酯组分，按原料摩尔百分含量计，所述脂肪族二异氰酸酯组分包含50-100％摩尔分数的六亚甲基二异氰酸酯与0-50％摩尔分数除六亚甲基二异氰酸酯外的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族二异氰酸酯的混合物；组分B为扩链剂组分，按原料摩尔百分含量计，所述扩链剂组分包含50-100％摩尔分数的1,4-丁二醇与0-50％摩尔分数除1,4-丁二醇外的至少一种扩链剂的混合物；组分C为至少一种多元醇组分，其数均分子量为500-6000；组分D为催化剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐水解剂和阻燃剂中的至少一种，组分D用量占组分A、组分B与组分C总质量的0.2-5wt％；其中，组分A与组分C的摩尔比为1.2:1-2.5:1。进一步，所述脂环族二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯，所述脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯为苯二亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物，优选为二环己基甲烷二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。进一步，所述扩链剂为分子量60-300的碳原子数2-20的小分子二元醇，所述小分子二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、对苯二酚二羟乙基醚、1,4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物，优选为1，3-丙二醇、1，6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚。进一步，所述多元醇组分为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、端羟基聚丁烯多元醇中的一种或几种的混合物，其羟基官能度为1.8-2.2，其中所述聚酯多元醇包括但不限于碳原子数为2-14的小分子二元羧酸或酸酐和碳原子数为2-14的小分子二元醇反应所得到的羟基封端为主的低聚物；小分子二元羧酸包括但不限于乙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸、对苯二甲酸、苯酐中的一种或多种混合物，优选己二酸、癸二酸；小分子二元醇包括但不限于乙二醇、一缩二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇及1,10-癸二醇、1,4-环己烷二甲醇等中的一种或多种混合物，其中优选乙二醇、1,4-丁二醇及1,6-己二醇中的一种或几种混合物，所述聚醚多元醇包括但不限于由环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃中的一种或几种混合开环所得到的羟基封端为主的低聚物，以及1，3-丙二醇醚化所得到的聚1,3-丙二醇醚二醇，优选由四氢呋喃开环得到的聚四氢呋喃醚二醇、聚1,3-丙二醇醚二醇；所述聚己内酯多元醇由ε-己内酯经开环聚合得到的端羟基二元醇；所述聚碳酸酯多元醇为本行业内所公知的结构中含有碳酸酯基的端羟基二元醇；所述端羟基聚丁二烯多元醇为本行业内所公知的由羟基封端的线性聚丁二烯。进一步，所述羟基官能度为1.95-2.05。进一步，所述催化剂为二乙酸锡、二月桂酸锡、二辛酸锡或二月桂酸酯二丁基锡，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、亚磷酸三苯酯、二亚磷酸酯季戊四醇二异癸酯或季戊四醇二(十八烷基)亚磷酸酯，所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由以下组分原料反应制成：组分A为脂肪族二异氰酸酯组分，按原料摩尔百分含量计，所述脂肪族二异氰酸酯组分包含50‑100％摩尔分数的六亚甲基二异氰酸酯与0‑50％摩尔分数除六亚甲基二异氰酸酯外的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族二异氰酸酯的混合物；组分B为扩链剂组分，按原料摩尔百分含量计，所述扩链剂组分包含50‑100％摩尔分数的1,4‑丁二醇与0‑50％摩尔分数除1,4‑丁二醇外的至少一种扩链剂的混合物；组分C为至少一种多元醇组分，其数均分子量为500‑6000；组分D为催化剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐水解剂和阻燃剂中的至少一种，组分D用量占组分A、组分B与组分C总质量的0.2‑5wt％；其中，组分A与组分C的摩尔比为1.2:1‑2.5:1。

【技术特征摘要】
1.一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由以下组分原料反应制成：组分A为脂肪族二异氰酸酯组分，按原料摩尔百分含量计，所述脂肪族二异氰酸酯组分包含50-100％摩尔分数的六亚甲基二异氰酸酯与0-50％摩尔分数除六亚甲基二异氰酸酯外的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族二异氰酸酯的混合物；组分B为扩链剂组分，按原料摩尔百分含量计，所述扩链剂组分包含50-100％摩尔分数的1,4-丁二醇与0-50％摩尔分数除1,4-丁二醇外的至少一种扩链剂的混合物；组分C为至少一种多元醇组分，其数均分子量为500-6000；组分D为催化剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、耐水解剂和阻燃剂中的至少一种，组分D用量占组分A、组分B与组分C总质量的0.2-5wt％；其中，组分A与组分C的摩尔比为1.2:1-2.5:1。2.根据权利要求1一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述脂环族二异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯，所述脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，所述芳香族二异氰酸酯为苯二亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述扩链剂的分子量为60-300、碳原子数为2-20的小分子二元醇。4.根据权利要求3一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述小分子二元醇为乙二醇、1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、对苯二酚二羟乙基醚、1,4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物。5.根据权利要求1一种抗析出脂肪族热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多元醇组分为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚己内酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建文，宋红玮，王仁鸿，张生，由可锦，
申请(专利权)人：美瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37