一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括如下步骤：将多元醇、二硫化钼、甲基硅油、抗氧剂投入的反应釜中，抽真空脱水形成改性的多元醇；将SiO2放入烘箱中活化得到(P‑SiO2)，将P‑SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯搅拌，在氮气保护下加入异氰酸酯‑甲苯溶液，滴入催化剂，反应抽滤，并用甲苯洗涤，将滤饼置于真空干燥箱干燥，得到异氰酸酯化SiO2；将异氰酸酯化SiO2与扩链剂分别加热后，与改性的多元醇和催化剂混合后进入双螺杆挤出机，挤出反应得到高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体。采用本发明专利技术制备方法制得的热塑性聚氨酯弹性体具有高止滑、低磨耗性能，可满足特殊场合电缆料的需要。

Preparation of a Thermoplastic Polyurethane Elastomer with High Sliding Resistance and Low Wear

【技术实现步骤摘要】
一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯弹性体制备
，具体涉及一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。
技术介绍
电缆的使用环境非常复杂，使用寿命要求达到10年以上，其中，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)护套电缆以优越的耐高低温、耐环境开裂、耐磨、耐油等机械和物理性能，在野外勘探、石油等领域应用广泛。在一般的应用场合，TPU本身的耐磨性能已足够好，但是在特殊场合如干磨条件下，特别在高速、高负荷强度下，由于较高滞后及由此产生的表面内生热，这种热效应在很短时间内，使聚氨酯橡胶的局部或微相区域急剧软化，结果使受摩擦的表面上掉下聚氨酯碎屑，影响产品使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，用以解决现有技术中的聚氨酯弹性体耐磨性不符合特殊场合需求的问题。本专利技术提供了一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括如下步骤：1)将多元醇、二硫化钼、甲基硅油、抗氧剂按一定比例投入90～95℃的反应釜中，抽真空脱水，保持真空度-0.098～-0.1MPa，保温1～4小时，形成改性的多元醇；其中，二硫化钼和甲基硅油的质量比为1:2，二硫化钼和甲基硅油的总质量是多元醇的1-5％，抗氧剂是多元醇质量的0.1％-0.3％；2)将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化4～5h，得到活化处理的SiO2(P-SiO2)，将P-SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分散，在氮气保护下逐滴加入异氰酸酯-甲苯溶液，滴入4～5滴催化剂，在80℃搅拌反应10h后，抽滤，并用甲苯洗涤以除去表面吸附的未反应异氰酸酯，直至滤液中无异氰酸酯，将滤饼置于真空干燥箱于45℃干燥12h，得到异氰酸酯化SiO2；3)将异氰酸酯化SiO2与扩链剂分别加热后，按照一定比例与所述改性的多元醇和催化剂经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中边反应边挤出，得到高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体；其中，异氰酸酯化SiO2与多元醇的质量比为1：1-3，扩链剂与多元醇的质量比为1:6-10，催化剂是制备的热塑性聚氨酯弹性体质量的0.01％-0.1％。进一步的，所述的多元醇由二元羧酸与二元醇经缩聚反应制得，聚酯多元醇的数均分子量为1000～6000。进一步的，所述的二元羧酸为脂肪族二元羧酸或芳香族二元羧酸。进一步的，所述的二元醇选自下述物质中的一种或几种：乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇。进一步的，所述的二硫化钼为2H型纳米级层状晶体。进一步的，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1024、抗氧剂1098、抗氧剂245中的一种或两种以上的混合物。进一步的，所述的二异氰酸酯选自4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或任意两种的混合物。进一步的，所述的二元醇扩链剂为C4～C8的直链二醇、含苯环的对称二端羟基物、含苯环的非对称的二端羟基物中的一种或几种的混合物。进一步的，所述的催化剂选自辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、辛酸铅、二醋酸二正丁基锡中的一种或两种以上的混合物。采用上述本专利技术技术方案的有益效果是：采用本专利技术制备方法制得的热塑性聚氨酯弹性体具有高止滑、低磨耗性能，具体原理如下：(1)采用甲基硅油与二硫化钼的复合添加剂显示出协同效应，达到了最佳减磨效果，兼顾了二硫化钼的自润滑性能与甲基硅油的相容性，可满足特殊场合电缆料的需要；(2)将异氰酸酯成功接枝在纳米SiO2表面，制得功能化纳米SiO2，纳米填料会减弱TPU体系中硬段相与软段相间的微相分离程度，提高软段玻璃化转变温度；3)SiO2改性后的异氰酸酯具有异相成核作用，可提高TPU硬段相的结晶性能，纳米填料对复合材料抗热变形能力影响显著，对TPU具有既增强又增韧的作用，与纯TPU相比，复合材料拉伸强度和断裂伸长率均明显提高。通过本专利技术专利技术获得的高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的主要技术指标为：硬度为75-98A，拉伸强度为30-50Mpa；磨耗为10-20mm3。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1在2升90℃的反应釜中加入由四氢呋喃开环聚合制得的多元醇500g，二硫化钼和甲基硅油的混合物10g，四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯0.5g，抽真空脱水，保持真空度为-0.098MPa，保温1小时，形成改性的多元醇；将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化5，得到活化处理的SiO2(P-SiO2)，将6gP-SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分散，在氮气保护下逐滴加入异氰酸酯-甲苯溶液，滴入4～5滴二月桂酸二基丁锡，在80℃搅拌反应10h后，抽滤，用甲苯洗涤以除去表面吸附的未反应异氰酸酯，取滤液依据ISO14896-2009标准滴定，直至滤液中无异氰酸酯，将滤饼置于真空干燥箱于45℃干燥12h，得到异氰酸酯化SiO2；将120g的SiO2改性的异氰酸酯化与32.8g的1,4-丁二醇分别加热至50℃，与300g改性的多元醇和0.09g辛酸亚锡，经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中边反应边挤出，形成高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体。在本实施例中，螺杆各区设置温度如下：80℃、120℃、180℃、200℃、180℃、150℃，整个反应挤出时间为55秒。实施例2在2升95℃的反应釜中加入由四氢呋喃开环聚合制得的多元醇500g，二硫化钼和甲基硅油的混合物15g，四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯1g，抽真空脱水，保持真空度为-0.099MPa，保温2小时，形成改性的多元醇；将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化4h，得到活化处理的SiO2(P-SiO2)；将6gP-SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分，在氮气保护下逐滴加入异氰酸酯-甲苯溶液，滴入4～5滴二月桂酸二基丁锡，在80℃搅拌反应10h后，抽滤，用甲苯洗涤以除去表面吸附的未反应异氰酸酯，取滤液依据ISO14896-2009标准滴定，直至滤液中无异氰酸酯，将滤饼置于真空干燥箱于45℃干燥12h，得到异氰酸酯化SiO2；将116g的SiO2改性的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯与31g的1,4-丁二醇分别加热至50℃，与280g改性的多元醇和0.06g辛酸亚锡，经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中边反应边挤出，形成高耐磨热塑性聚氨酯弹性体。在本实施例中，螺杆各区设置温度如下：80℃、120℃、180℃、200℃、180℃、150℃，整个反应挤出时间为58秒。实施例3在2升90℃反应釜中加入由四氢呋喃开环聚合制得的多元醇500g，二硫化钼和甲基硅油的混合物5g，四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯0.3g，抽真空脱水，保持真空度为-0.1MPa，保温1.5小时，形成改性的多元醇；将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化5h，得到活化处理的SiO2(P-SiO2)；将6gP-SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分散，在氮气保护下逐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将多元醇、二硫化钼、甲基硅油、抗氧剂按一定比例投入90～95℃的反应釜中，抽真空脱水，保持真空度‑0.098～‑0.1MPa，保温1～4小时，形成改性的多元醇；其中，二硫化钼和甲基硅油的质量比为1:2，二硫化钼和甲基硅油的总质量是多元醇的1‑5％，抗氧剂是多元醇质量的0.1％‑0.3％；2)将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化4～5h，得到活化处理的SiO2(P‑SiO2)，将P‑SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分散，在氮气保护下逐滴加入异氰酸酯‑甲苯溶液，滴入4～5滴催化剂，在80℃搅拌反应10h后，抽滤，并用甲苯洗涤以除去表面吸附的未反应异氰酸酯，直至滤液中无异氰酸酯，将滤饼置于真空干燥箱于45℃干燥12h，得到异氰酸酯化SiO2；3)将异氰酸酯化SiO2与扩链剂分别加热后，按照一定比例与所述改性的多元醇和催化剂经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中边反应边挤出，得到高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体；其中，异氰酸酯化SiO2与多元醇的质量比为1：1‑3，扩链剂与多元醇的质量比为1:6‑10，催化剂是制备的热塑性聚氨酯弹性体质量的0.01％‑0.1％。...

【技术特征摘要】
1.一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将多元醇、二硫化钼、甲基硅油、抗氧剂按一定比例投入90～95℃的反应釜中，抽真空脱水，保持真空度-0.098～-0.1MPa，保温1～4小时，形成改性的多元醇；其中，二硫化钼和甲基硅油的质量比为1:2，二硫化钼和甲基硅油的总质量是多元醇的1-5％，抗氧剂是多元醇质量的0.1％-0.3％；2)将SiO2预先放入烘箱中于100℃活化4～5h，得到活化处理的SiO2(P-SiO2)，将P-SiO2置于三口烧瓶中，加入适量甲苯，快速搅拌使其均匀分散，在氮气保护下逐滴加入异氰酸酯-甲苯溶液，滴入4～5滴催化剂，在80℃搅拌反应10h后，抽滤，并用甲苯洗涤以除去表面吸附的未反应异氰酸酯，直至滤液中无异氰酸酯，将滤饼置于真空干燥箱于45℃干燥12h，得到异氰酸酯化SiO2；3)将异氰酸酯化SiO2与扩链剂分别加热后，按照一定比例与所述改性的多元醇和催化剂经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机中边反应边挤出，得到高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体；其中，异氰酸酯化SiO2与多元醇的质量比为1：1-3，扩链剂与多元醇的质量比为1:6-10，催化剂是制备的热塑性聚氨酯弹性体质量的0.01％-0.1％。2.根据权利要求1所述的一种高止滑低磨耗热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的多元醇由二元羧酸与二元醇经缩聚反应制得，聚酯多元醇的数均分子量为1000～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泽恒，周述明，邓春艳，余鹏飞，杨向宏，
申请(专利权)人：苏州奥斯汀新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32