一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法是先将热塑性聚氨酯、甲基乙烯基硅氧烷、增强填料、扩链剂预混后和催化剂一起在密炼机或双螺杆挤出机中熔融挤出造粒制备聚硅氧烷母料，然后再将热塑性聚氨酯、聚硅氧烷母料和相容剂、阻聚剂混合均匀后，加入交联剂和催化剂进行动态硫化。由于制备母料采用的甲基乙烯基硅氧烷粘度较低，易于良好分散，同时在催化剂的作用下又能实现链增长，提高聚硅氧烷的粘度和分子量，因而所得弹性体能具备更好的力学性能和爽滑的手感，易于加工，可以用于建筑、汽车配件、电线电缆、医疗器械以及可穿戴设备等高要求的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体及其制备方法
本专利技术属于热塑性弹性体及其制备
，具体涉及一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯(TPU)是一种分子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)，且由柔性链段和刚性链段交替连接而成的(AB)n型嵌段共聚物。其中刚性链段是在常温下起弹性交联点的作用，使其成为一种介于一般橡胶与塑料之间的弹性材料。TPU弹性体硬度范围广，虽然其应用领域十分广泛，如可应用于汽车配件、工业胶管、齿轮、鞋材等领域，但是在一些特殊的弹性材料应用领域如可穿戴设备配件、汽车内装饰件和线缆护套等领域，TPU难以满足耐刮、耐高低温等要求。通过动态硫化方法制备的热塑性弹性体既可具有热固性橡胶的物理机械性能，又可具有热塑性塑料的流动加工性，比简单共混的热塑性弹性体具有更好的加工和使用性能。美国专利US6759487B2公开了一种动态硫化热塑性聚氨酯-硅氧烷弹性体及其制备方法。其中，二氧化硅增强的硅氧烷弹性体分散在热塑性聚氨酯基体中，并通过硅氢加成反应来实现动态硫化。虽然这种方式得到的热塑性弹性体在长期受热时，硬度、抗拉强度等物理性能几乎不下降，但由于硅氧烷弹性体分子链的非极性和较低的表面能，使得硅橡胶与大多数热塑性树脂包括TPU的相容性较差，易出现相分离。美国专利US20170233572A1描述了比US6759487B2中范围更窄的配方，从而使热塑性弹性体获得了优异的耐刮擦性、耐磨性和耐化学性，但强调了需要选择特定的基体聚合物(即TPU或TPU及其他热塑性弹性体的混合物)。然而该专利技术依然没有改善聚硅氧烷和有机聚合物基体的相容性，容易出现分相或界面结合不好的问题。中国专利CN102153853提供了一种硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体，并在配方中添加一定量的硅改性聚氨酯作为相容剂，但由于硅橡胶与聚氨酯粘度相差较大，依然存在分散不好的问题。由于以上这些技术方案都是采取直接添加硅橡胶作为橡胶相，因而会存在这样一些问题：①因硅橡胶分子量较高，粘度较大，直接加料难度大，需要的专门的进料及加工设备，投入高。②因硅橡胶在高温下不具有热塑性树脂那样的流动性，与树脂基体粘度相差较大，难以分散均匀，使得到的热塑性弹性体性能均不能得到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种新的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法。本专利技术另一目的是提供一种由上述方法制备的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体，该弹性体可满足一些特殊领域的使用要求。本专利技术提供的一种新的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：(1)将热塑性聚氨酯100份、甲基乙烯基硅氧烷100～200份、增强填料50～100份、扩链剂1～10份预混后和以Pt、Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计的催化剂2.5×10-4～1×10-3份，加入密炼机或双螺杆挤出机中，于温度160～240℃下熔融挤出造粒、冷却得粒状或片状的聚硅氧烷母料；(2)将干燥后的100份热塑性聚氨酯、115～400份聚硅氧烷母料和10～25份相容剂、0.1～1.5份阻聚剂混合均匀后，加入2～9份交联剂，于160～240℃继续混合均匀后加入以Pt、以Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计6.0×10-3～1.5×10-2份催化剂，并在混合装置的剪切作用下，于温度160～240℃进行动态硫化即可。以上方法中所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯或脂肪族热塑性聚氨酯中的任一种。以上方法中所述的甲基乙烯基硅氧烷的粘度为10～300Pa.s(25℃测试)，且其中乙烯基的摩尔分数为0.26～0.80％，优选0.35～0.55％。以上方法中所述的增强填料具体选用含羟基低聚硅氧烷(羟基硅油)、硅氮烷或硼硅氧烷中的任一种处理过的气相法或/和沉淀法制备的二氧化硅中的至少一种。以上方法中所述的扩链剂为含至少2个Si-H键含氢硅油中的任一种，含氢量为0.10～0.75wt％。以上方法中所述的所述催化剂为Pt、Pd、Rh、Ru、Ni、Co及其化合物或络合物，优选Pt及其化合物或络合物，Pt含量为500～10000ppm或市售常用规格。以上方法中所述的所述相容剂为氨丙基封端聚硅氧烷、氨基封端聚硅氧烷、羟烷基封端聚硅氧烷、环氧基封端聚硅氧烷、聚氨酯-硅氧烷共聚物、氨丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、聚醚-硅氧烷共聚物或聚醚-多胺-硅氧烷共聚物或己内酯-硅氧烷共聚物中的任一种。以上方法中所述的交联剂为含至少2个Si-H键的含氢硅油，含氢量为0.36～1.60wt％。以上方法中所述的阻聚剂为含炔类化合物，具体为己炔醇、1-乙炔基-1-环己醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇、苯乙炔、丙炔醇、2-甲基-3-炔-2-醇或3-甲基-1-炔-2-醇中的任一种。除以上组分外，还可以添加适量的加工助剂，包括但不限于抗氧剂、稳定剂、阻燃剂、抗紫外剂、光稳定剂、着色剂或矿物填料等本领域所熟知的聚合物加工助剂和辅助填料。只是这些加工助剂应在添加催化剂之前加入，以使其能更均匀分散在体系中，或者直接添加到最终的热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体中混合均匀即可。此过程中，聚硅氧烷的初始分子量和粘度较小，在螺杆的剪切作用下易均匀分散在载体树脂中。同时，聚硅氧烷和含氢硅油在催化剂的作用下进行加成反应，得到分子量和粘度进一步提高的聚硅氧烷。本专利技术提供的一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体，该弹性体按重量份计是由以下组分经动态硫化制备而成：热塑性聚氨酯100份聚硅氧烷母料115～400份相容剂10～25份交联剂2～9份阻聚剂0.1～1.5份催化剂6.0×10-3～1.5×10-2份，其中催化剂的重量份是以Pt、Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计，且该弹性体的拉伸强度为6.28-12.71MPa，断裂伸长率为505.92-799.40％，23℃下压缩形变为20.7-36.78％，撕裂强度为21.69-53.3KN/m，表面质量爽滑。与现有技术相比，本专利技术具有以下积极效果：1、由于本专利技术提供的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体中，聚硅氧烷组分是以聚硅氧烷母料的形式引入的，因而不仅能够保证最终聚硅氧烷组分在热塑性聚氨酯基体中的良好分散，避免在体系中直接添加高粘度聚硅氧烷所带来的问题，而且操作简单，设备投入低。2、由于本专利技术提供的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体在聚硅氧烷母料的制备过程中，采用的甲基乙烯基硅氧烷粘度较低，易在热塑性聚氨酯中分散均匀，并且能够在催化剂的作用下与扩链剂反应实现链增长，生成分子量更高的聚硅氧烷，因而既可以保证最终弹性体的力学性能，同时还可以通过调整扩链剂的分子量来控制最终聚硅氧烷的粘度和分子量，以获得适用面更广的弹性体。3、由于本专利技术提供的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体还在配方体系中引入了相容剂，而这些相容剂中非硅氧烷链段与热塑性聚氨酯分子链上的活性基团可形成一定的氢键或其它化学键合，而硅氧烷链段又能与聚硅氧烷组分相容，起到很好的增容作用，因而改善了聚硅氧烷与热塑性聚氨酯的界面结合，不会出现相分离现象，也进一步提高聚硅氧烷在热塑性聚氨酯基体中的分散效果。4、由于本专利技术提供的动态硫化热塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：(1)将热塑性聚氨酯100份、甲基乙烯基硅氧烷100～200份、增强填料50～100份、扩链剂1～10份预混后和以Pt、Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计的催化剂2.5×10‑4～1×10‑3份，加入密炼机或双螺杆挤出机中，于温度160～240℃下熔融挤出造粒、冷却得粒状或片状的聚硅氧烷母料；(2)将干燥后的100份热塑性聚氨酯、115～400份聚硅氧烷母料和10～25份相容剂、0.1～1.5份阻聚剂混合均匀后，加入2～9份交联剂，于160～240℃继续混合均匀后加入以Pt、以Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计6.0×10‑3～1.5×10‑2份催化剂，并在混合装置的剪切作用下，于温度160～240℃进行动态硫化即可。

【技术特征摘要】
1.一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：(1)将热塑性聚氨酯100份、甲基乙烯基硅氧烷100～200份、增强填料50～100份、扩链剂1～10份预混后和以Pt、Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计的催化剂2.5×10-4～1×10-3份，加入密炼机或双螺杆挤出机中，于温度160～240℃下熔融挤出造粒、冷却得粒状或片状的聚硅氧烷母料；(2)将干燥后的100份热塑性聚氨酯、115～400份聚硅氧烷母料和10～25份相容剂、0.1～1.5份阻聚剂混合均匀后，加入2～9份交联剂，于160～240℃继续混合均匀后加入以Pt、以Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计6.0×10-3～1.5×10-2份催化剂，并在混合装置的剪切作用下，于温度160～240℃进行动态硫化即可。2.根据权利要求1所述的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法中所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯或脂肪族热塑性聚氨酯中的任一种。3.根据权利要求1所述的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法中所述的甲基乙烯基硅氧烷的粘度为10～300Pa.s(25℃测试)，且其中乙烯基的摩尔分数为0.26～0.80％。4.根据权利要求1所述的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法中所述的增强填料为含羟基低聚硅氧烷、硅氮烷或硼硅氧烷中的任一种处理过的气相法或/和沉淀法制备的二氧化硅中的至少一种。5.根据权利要求1所述的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙平，王娟，雷霆，谢刚，
申请(专利权)人：成都思立可科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51