一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法,热塑性聚氨酯弹性体包括如下重量份数的组分:二异氰酸酯22‑45份；聚酯多元醇45‑63份；扩链剂5‑12份；防老剂组2‑5份；EPDM20‑28份；弹性改性组10‑17份；白炭黑2‑4份；乙烯基硅油1‑6份；交联剂组3‑5份；其中，所述EPDM的数均分子量为15‑20万，且在125℃时的门尼粘度ML+4为48。制备方法为：将各组分混合搅拌1‑2h；将预拌混合物、灰锑粉末和硫化镍粉末的混合物、抗裂纤维组混合均匀，并加入双螺杆挤出机挤出、造粒，得到热塑性弹性体。本发明专利技术具有优异的耐磨性能、拉伸强度和耐撕裂性，能够适应不同的工作环境要求，提高了制品对于划伤或划破的有效抵抗性，延长产品的使用寿命。

Thermoplastic polyurethane elastomer and preparation method thereof

The invention discloses a thermoplastic polyurethane elastomer and a preparation method thereof. The thermoplastic polyurethane elastomer comprises the following components by weight: diisocyanate 22 45; polyester polyol 45 63; chain extender 5 12; antioxidant 2 5; EPDM20 28; elastic modification 10 17; silica 2 4; B. The number average molecular weight of the EPDM was 150,200,000, and the Mooney viscosity ML+4 at 125C was 48. The preparation method is as follows: mixing and stirring each component for 1 2 h; mixing the premixed mixture, the mixture of grey antimony powder and nickel sulfide powder and the anti-cracking fiber group evenly, and adding the twin-screw extruder to extrude and granulate, the thermoplastic elastomer is obtained. The invention has excellent wear resistance, tensile strength and tear resistance, can adapt to different working environment requirements, improves the effective resistance of the product to scratch or scratch, and prolongs the service life of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯生产
，更具体地说，它涉及一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
TPU聚氨酯，又称为热塑性聚氨酯弹性体，是一类应用范围很大的弹性体聚合物，由于其自身具有良好的弹性、柔性、耐磨、耐碱和耐腐蚀等优点，在输气输油的软管制造领域应用的越来越多，渐渐取代传统的塑料软管。申请公告号为CN103059554A的中国专利中公开了一种热塑性聚氨酯弹性体，制备时将1,4-环己烷二异氰酸酯、聚己二酸乙二醇酯、1,4-丁二醇、润滑剂、耐水剂、无机纳米填料等原料混合加热并制粒，得到一种有效增加聚氨酯弹性体耐热性能以及抗老性能的新成品。但是，作为输油输气软管，在工作中接触的不仅有高温的环境，还会由于工作需要经常盘起、搬运，从而在实际使用过程中往往会由于拖拽等原因，被地面或者其他尖锐物体划伤甚至划破，软管一旦划伤或者划破，最终均会导致渗漏的现象，甚至会使软管直接报废，对生产极为不利。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种热塑性聚氨酯弹性体，达到了有效增强热塑性聚氨酯弹性体制品对于划伤或划破的抵抗性的效果。为实现上述目的一，本专利技术提供了如下技术方案：一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括如下重量份数的组分：其中，所述EPDM的数均分子量为15-20万，且在125℃时的门尼粘度ML+4为48。通过上述技术方案，二异氰酸酯和聚酯多元醇在扩链剂的作用下进行聚合或缩合反应后，即可生成热塑性聚氨酯弹性体，而在反应过程中，适时加入防老剂组，能够为成品提供有效的抗氧化、抗热、抗光，减缓成品的性能下降的过程，延长使用寿命。而加入EPDM，能够为成品提供良好的改性效果，赋予成品优异的耐磨性、拉伸强度和耐撕裂性能，提高成品制成的软管对于划伤或划破的抵抗性。弹性改性组用于对成品的弹性进行改性，使得成品制成的软管保持良好的弹性，适用于软管的应用，同时也提升了成品受力时的形变能力，进而提高了拉伸强度和耐撕裂性能。白炭黑的加入，赋予成品优异的抗撕裂能力和耐热抗老化能力，能够起到为成品补强的作用，且能够满足透明或半透明软管的透明度需要；同时白炭黑具有超强的粘附力，可以与EPDM充分混合接触，二者性能相互叠加，极大的增强了成品的抗撕裂性能，降低成品制成的软管等产品对于划伤或划破的抵抗性。而添加有乙烯基硅油作为另一个补强组分，充分与各个组分混合后，能够全方面的对耐候、耐老化、抗紫外线和韧性增强方面做出良好的改性，进一步的提升成品的性能。而设置的交联剂组能够让上述多组组分彼此分散的更加均匀和连接的更加紧密，提高整体性，也使得各组分之间的性能能相适应的匹配。进一步优选为：所述的一种热塑性聚氨酯弹性体包括如下重量份数的组分，进一步优选为：所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。进一步优选为：所述聚酯多元醇由乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇中的一种和苯二甲酸或苯二甲酸酐或其酯、己二酸、卤代苯二甲酸中的一种缩合或酯交换制备得到。进一步优选为：所述防老剂组包括抗热氧老化防老剂、抗疲劳防老剂和抗紫外线辐射防老剂中的至少一种。通过上述技术方案，由于热塑性聚氨酯弹性体制备的软管在使用过程中，常常会处于高温、暴晒等恶劣环境中，且需要经常拖拽、折叠和盘起，因此对于抗热氧、抗疲劳和抗紫外线均有对应的需求，因此可根据环境要求改变防老剂组的配方或组成。进一步优选为：所述弹性改性组包括聚烯烃塑性体、茂金属类聚丙烯、氢化石油树脂中的至少一种。通过上述技术方案，聚烯烃塑性体具有良好的热稳定性、优秀的低温性能和柔韧性，使得制得的软管在防晒和抗寒方面均有一定的改善，同时对于柔韧性的改性，也使得软管在抗疲劳性上有所提高；茂金属类聚丙烯具有良好的韧性，不易断裂、均匀性好，能够进一步的对成品进行改性；增强其耐撕裂性能；氢化树脂具备稳定的化学结构，分子键趋于饱和，成品后化学性质稳定，不易老化，延长产品使用寿命。同时，弹性改性组不仅能够增强成品的弹性、柔韧性和耐撕裂性，由于上述三种组分均具备一定的粘度，在充分混合均匀时，还能起到粘合剂的效果，使得各组分之间粘合的更加紧密，达到增强成品制成的软管整体上的拉伸强度和耐撕裂性。进一步优选为：所述交联剂组包括六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、丁烯二酸酐中的一种或多种。通过上述技术方案，设置交联剂能够使得各组分在反应时能够彼此交联，加强粘结力；同时上述交联剂在热塑性聚氨酯弹性体生产时，冷却后具有加速成型的效果，便于生产；进一步的上述交联剂还能够使得各组分彼此交联时形成一定的立体网状结构，对产品进行改性，提高拉伸强度和耐撕裂性，也使产品具有良好的耐老化性。进一步优选为：所述的一种热塑性聚氨酯弹性体还包括重量份数为0.2-0.5份的抗裂纤维组，所述抗裂纤维组包括碳纤维和对位芳酰胺纤维中的至少一种。通过上述技术方案，不管成品制备的软管在使用过程中遇到什么尖锐的物体，在对软管外表面造成划伤或是划破时，均会对软管产生撕裂的作用力，当添加有增强纤维组时，撕裂的作用力作用在软管上后，会随着增强纤维的断裂而将作用力削减部分，从而能够有效的减轻作用力对软管的破坏程度，极大的提高了软管对于划伤或划破的抵抗能力。进一步优选为：所述的一种热塑性聚氨酯弹性体还包括重量份数为0.2-0.4份的灰锑粉末和硫化镍粉末的混合物。通过上述技术方案，由于软管在输送汽油或石油等物品时，可能置身于高温的工作环境中，或者是高温和低温交错的工作环境中，因此由温度应力使物体产生的热胀冷缩作用，长期作用后会使软管提前老化，大幅度的降低了使用的寿命，因此在添加了灰锑粉和硫化镍粉后，灰锑和硫化镍能够在受热时缩小、受冷时体积膨胀，将二者均匀混合至各组分中，在高低温交替时，能够产生与热胀冷缩相反的内部应力，产生部分抵消的效果，而反应在软管的整体上，即达到减少软管的整体形变的效果，降低温度对软管造成的疲劳应力。本专利技术的目的二在于提供一种制备上述的热塑性聚氨酯弹性体的方法，为实现上述目的二，本专利技术提供了如下技术方案：一种制备热塑性聚氨酯弹性体的方法，包括如下步骤：S1，采用一步法，将各组分按配方量混合，搅拌1-2h，得到混合均匀的预拌混合物；S2，将所述预拌混合物、灰锑粉末和硫化镍粉末的混合物、抗裂纤维组混合均匀，并加入双螺杆挤出机挤出、造粒，得到热塑性弹性体，螺杆转速90-150转/分钟,塑化温度为150-180℃。通过上述技术方案，螺杆转速过快过慢均对热塑性弹性体性能会造成不良的影响，转速太低混合料塑化分散不均匀，转速太高材料强度会下降；同时，塑化温度太高不易于切粒，温度太低则混合料塑化熔融不均匀，采取合适的温度和转速时，才能生产出品质良好的成品热塑性聚氨酯弹性体。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：具有优异的耐磨性能、拉伸强度和耐撕裂性，提高了弹性和强度的同时，也保持有良好的柔韧性，能够适应不同的工作环境要求，提高了制品对于划伤或划破的有效抵抗性，延长产品的使用寿命。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术进行详细描述。实施例1-8：一种热塑性聚氨酯弹性体，包含的组分及其对应的重量如表1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括如下重量份数的组分：二异氰酸酯22‑45份；聚酯多元醇45‑63份；扩链剂5‑12份；防老剂组2‑5份；EPDM20‑28份；弹性改性组10‑17份；白炭黑2‑4份；乙烯基硅油1‑6份；交联剂组3‑5份；其中，所述EPDM的数均分子量为15‑20万，且在125℃时的门尼粘度ML+4为48。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括如下重量份数的组分：二异氰酸酯22-45份；聚酯多元醇45-63份；扩链剂5-12份；防老剂组2-5份；EPDM20-28份；弹性改性组10-17份；白炭黑2-4份；乙烯基硅油1-6份；交联剂组3-5份；其中，所述EPDM的数均分子量为15-20万，且在125℃时的门尼粘度ML+4为48。2.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括如下重量份数的组分：二异氰酸酯35-40份；聚酯多元醇50-53份；扩链剂8-10份；防老剂组2-5份；EPDM23-25份；弹性改性组12-15份；白炭黑2-4份；乙烯基硅油2-5份；交联剂组3-5份。3.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚酯多元醇由乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇中的一种和苯二甲酸或苯二甲酸酐或其酯、己二酸、卤代苯二甲酸中的一种缩合或酯交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晟宇，
申请(专利权)人：上海剑桥塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31