减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方及其制备方法和应用组成比例

本发明专利技术属于聚氨酯弹性体领域，尤其涉及减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方及其制备方法和应用，配方包括组分A、组分B、组分C、和组分D,按质量份分数比为95‑105∶7‑9∶0.04‑0.06∶14‑16制备，其中,组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体；组分B为相容剂；组分C为硫化剂；组分D为超高分子量聚乙烯。本发明专利技术的有益效果：超高分子量聚乙烯摩擦系数小的特性，对TPU进行减摩、抗高温改性，并利用添加相容剂进行接枝改性，解决热塑性聚氨酯弹性体和超高分子量聚乙烯极性不同，相容性较差的问题，减摩改性热塑性聚氨酯弹性体的动摩擦系数可以降低43‑46％，磨损率可以降低87‑91％，拉伸强度提高28‑34％。

Formulation of antifriction modified thermoplastic polyurethane elastomer and its preparation and Application

The invention belongs to the field of polyurethane elastomer, especially the formulation and preparation method and application of the antifriction modified thermoplastic polyurethane elastomer. The formula includes component A, component B, component C, and component D, which are prepared according to the mass fraction ratio of 95, 105: 7, 9: 0.04, 0.06: 14, 16. The component A is a universal thermoplastic polyurethane. Elastomer; component B is compatibilizer; component C is vulcanizing agent; component D is ultra high molecular weight polyethylene. The beneficial effect of the invention is that the friction coefficient of ultra high molecular weight polyethylene is small, the TPU is antifriction and high temperature resistant, and the graft modification is made by adding compatibilizer to solve the problem that the polarity of thermoplastic polyurethane elastomer and ultra high molecular weight polyethylene are different and the compatibility is poor, and the antifriction modified thermoplastic polyurethane projectile is used. The dynamic friction coefficient of the body can be reduced by 43? 46%, the wear rate can be reduced by 87? 91%, and the tensile strength can be increased by 28 to 34%.

【技术实现步骤摘要】
减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方及其制备方法和应用
本专利技术属于聚氨酯弹性体生产领域，尤其涉及减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯弹性体耐磨性能优良、机械性能好、抗撕裂性能优异，这是由于聚氨酯的硬段部分有很强的极性基团，这样的结构使得聚氨酯在分子内部以及分子之间可以形成氢键，在氢键的作用下，聚氨酯内部产生物理交联，使其拥有了“耐磨橡胶”的著称。由材料加工方法的差别，聚氨酯弹性体可以分为如下三种：热塑性、浇注型和混炼型。其中热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种新型环保密封材料，其物理、化学性能优异，具具有优良的热塑性，耐磨、耐剪切、耐化学品性，其加工方法多样，有很大的灵活性、可调整性，主要有挤出成型、注塑成型，已在密封件材料中得到了广泛应用。聚氨酯材料的耐磨性优良，但由于聚氨酯分子中含有极强的极性基团，致使聚氨酯的表面能较高、聚氨酯自润滑性差，发生滑动摩擦时，动摩擦系数偏大，减摩性不足，使得摩擦时产生的热量增加，这使得聚氨酯在摩擦领域的应用受到了一定的限制，将其应用于大型密封装置中时，其摩擦阻力大、摩擦生热多，易对密封件造成磨损，尤其在高速运转的大型密封装置中，易致使密封件被挤出，造成事故。急需对聚氨酯密封圈进行减摩改性，降低发生滑动摩擦时的动摩擦系数，减小热量的增加，对于聚氨酯材料的应用具有一定的实际意义。
技术实现思路
为要解决的上述问题，本专利技术提供减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方及其制备方法和应用。本专利技术的技术方案：减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于：包括组分A、组分B、组分C、和组分D,按质量份数比为95-105∶7-9∶0.04-0.06∶14-16制备；其中,组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料制备：包括聚己二酸1,4-丁二醇酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇酯，各组分质量份数：聚己二酸1,4-丁二醇酯385-415份、二苯甲烷二异氰酸酯105-145份、1,4-丁二醇26-29份；组分B为相容剂；组分C为硫化剂；组分D为超高分子量聚乙烯。聚己二酸1,4-丁二醇酯采用用分子量为1500-2000的聚己二酸1,4-丁二醇酯。相容剂采用低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物；低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物制备方法：向低密度聚乙烯中引入极性单体马来酸酐、丙烯酸一种或混合物，制备低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物。相容剂采用低密度聚乙烯接枝聚氨酯；低密度聚乙烯接枝聚氨酯采用二次接枝制备，制备方法：向低密度聚乙烯中引入极性单体马来酸酐、丙烯酸一种或混合物，制备低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物；以异氰酸根封端的聚氨酯预聚体为接枝单体，对低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸进行二次接枝，制得分别以马来酸酐、丙烯酸为中间体的低密度聚乙烯接枝聚氨酯；进法连续法地，硫化剂采用过氧化二异丙苯。进法连续法地，超高分子量聚乙烯采用分子量100万以上的聚乙烯。进法连续法地，组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体，其邵A硬度84-86℃，采用法连续法法合成制备；进法连续法地，法连续法法合成制备的工艺参数：挤出机参数设置为喂料段温度150-160℃，混合段温度160-180℃，挤出段170-180℃，机头温度180-190℃，螺杆转速245-256rpm；异氰酸酯指数为1.02-1.04；退火条件为115-125℃下停放3～5h。制备减摩改性热塑性聚氨酯弹性体的方法：其特征在于包括以下方法：步骤一：制备组分A通用型热塑性聚氨酯弹性体；步骤二：制备组分B相容剂；步骤三：将组分A通用型热塑性聚氨酯弹性体、组分B相容剂、组分C硫化剂、和组分D超高分子量聚乙烯放入混合机搅拌混匀，混合机段温度170-180℃；步骤四：采用双螺杆挤出机完成挤出，螺杆转速200-256rpm，挤出段180-190℃，机头温度190-200℃；步骤五：采用退火处理，退火条件为116-120℃下停放3～5h，切粒得到减摩改性热塑性聚氨酯弹性体。减摩改性热塑性聚氨酯弹性体在密封件上的应用。本专利技术有益效果是：超高分子量聚乙烯摩擦系数小的特性，对TPU进行减摩、抗高温改性，并利用添加相容剂进行接枝改性，解决热塑性聚氨酯弹性体和超高分子量聚乙烯极性不同，相容性较差的问题，减摩改性热塑性聚氨酯弹性体的动摩擦系数可以降低43-46％，磨损率可以降低87-91％，拉伸强度提高28-34％。附图说明图1是制备减摩改性热塑性聚氨酯弹性体的流程框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一种具体实施方式做出说明。本专利技术涉及减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，包括组分A、组分B、组分C、和组分D,按质量份数比为95-105∶7-9∶0.04-0.06∶14-16制备；其中,组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，由以下质量份数的原料制备：包括聚己二酸1,4-丁二醇酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇(BDO,扩链剂)，各组分质量份数：聚己二酸1,4-丁二醇酯385-415份、二苯甲烷二异氰酸酯105-145份、1,4-丁二醇26-29份；聚己二酸1,4-丁二醇酯为聚酯多元醇，在TPU弹性体中聚酯多元醇构成了TPU弹性体软段结构(softsegment)。4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)作为偶联剂连接聚酯多元醇生成氨酯稀疏的软段，同时也连接扩链剂二醇组分生成氨酯稠密的硬段。1,4-丁二醇(BDO)作为扩链剂组分B为相容剂；相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。组分C为硫化剂；硫化剂能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性强度增加的物质。橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。组分D为超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)。超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，具有超强的耐冲击、耐腐损、耐磨性、自润滑性，作为低摩擦系数的改性剂。将组分A通用型热塑性聚氨酯弹性体、组分B相容剂、组分C硫化剂、和组分D超高分子量聚乙烯放入混合机搅拌混匀，采用双螺杆挤出机完成挤出，经冷却水槽退火处理，切粒得到减摩改性热塑性聚氨酯弹性体,具体为聚酯型TPU，聚酯型TPU许多聚醚型TPU无法比拟的机械性能。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)摩擦系数小的特性，对TPU进行减摩、抗高温改性，并利用添加相容剂进行接枝改性，解决热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)极性不同，相容性较差的问题，减摩改性后的热塑性聚氨酯弹性体的动摩擦系数降低，磨损率降低，拉伸强度提高。聚己二酸1,4-丁二醇酯采用用分子量为1500-2000的聚己二酸1,4-丁二醇酯。相容剂采用低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LDPE-g-MAH)、低密度聚乙烯接枝丙烯酸(LDPE-g-AA)中一种或混合物；低密度聚乙烯接枝马来酸酐(LDPE-g-MAH)、低密度聚乙烯接枝丙烯酸(LDPE-g-AA)中一种或混合物制备方法：向低密度聚乙烯(LDPE)中引入极性单体马来酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)一种或混合物，制备低密度聚乙烯接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于：包括组分A、组分B、组分C、和组分D,按质量份数比为95‑105∶7‑9∶0.04‑0.06∶14‑16制备；其中,组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料制备：包括聚己二酸1,4‑丁二醇酯、4,4‑二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4‑丁二醇酯，各组分质量份数：聚己二酸1,4‑丁二醇酯385‑415份、二苯甲烷二异氰酸酯105‑145份、1,4‑丁二醇26‑29份；组分B为相容剂；组分C为硫化剂；组分D为超高分子量聚乙烯。

【技术特征摘要】
1.减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于：包括组分A、组分B、组分C、和组分D,按质量份数比为95-105∶7-9∶0.04-0.06∶14-16制备；其中,组分A为通用型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量份数的原料制备：包括聚己二酸1,4-丁二醇酯、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇酯，各组分质量份数：聚己二酸1,4-丁二醇酯385-415份、二苯甲烷二异氰酸酯105-145份、1,4-丁二醇26-29份；组分B为相容剂；组分C为硫化剂；组分D为超高分子量聚乙烯。2.根据权利要求1所述的减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于聚己二酸1,4-丁二醇酯采用用分子量为1500-2000的聚己二酸1,4-丁二醇酯。3.根据权利要求1或2的所述减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于相容剂采用低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物；低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物制备方法：向低密度聚乙烯中引入极性单体马来酸酐、丙烯酸一种或混合物，制备低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物。4.根据权利要求1或2所述的减摩改性热塑性聚氨酯弹性体配方，其特征在于相容剂采用低密度聚乙烯接枝聚氨酯；低密度聚乙烯接枝聚氨酯采用二次接枝制备，制备方法：向低密度聚乙烯中引入极性单体马来酸酐、丙烯酸一种或混合物，制备低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙烯酸中一种或混合物；以异氰酸根封端的聚氨酯预聚体为接枝单体，对低密度聚乙烯接枝马来酸酐、低密度聚乙烯接枝丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：任琛华，郭云霞，郝琛芝，
申请(专利权)人：晋中精致密封件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14