一种高强耐磨的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高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于聚氨酯弹性体技术领域，该弹性体包括以下原料：聚醚多元醇、二异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷、碳纳米粒子、扩链剂、催化剂、抗老化剂、固化剂、弹性改性体和环氧树脂。本发明专利技术碳纳米粒子作为纳米复合改性材料与聚醚多元醇和二异氰酸酯混合，由于碳纳米粒子比表面积大、粒子间距小，能够形成聚合物/纳米复合结构有效提高热塑性聚氨酯弹性体的力学性能，使得热塑性聚氨酯弹性体的强度和耐磨性能提高，环氧树脂与聚氨酯弹性体能够形成氨基甲酸酯和环氧基团，氨基甲酸酯和环氧基团作为极性集团增加了分子间的氢键和作用力，从而有效提高热塑性弹性体的拉伸强度和耐磨性。效提高热塑性弹性体的拉伸强度和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯弹性体
，具体地说，涉及一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯是一种性能介于橡胶与塑料之间的高分子合成材料，其特点是硬度调整范围宽，既有橡胶的弹性又有塑料的硬度，具有良好的机械性能、耐磨性能和回弹性能。随着聚氨酯行业的发展，聚氨酯产品的用途也越来越广泛，对产品的性能要求也越来越高。聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优点，主要用作涂覆材料，如软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等方面，透明弹性体以其高透光率的优点可以用到制鞋、广告等领域。
[0003]热塑性聚氨酯弹性体在使用过程中经常会遇到剐蹭或冲击，从而导致热塑性聚氨酯弹性体的使用寿命降低，而现有的热塑性聚氨酯的强度和耐磨性能难以满足人们更高的使用需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，本专利技术的另一目的在于提供该弹性体的制备方法。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇40
‑
60份、二异氰酸酯30
‑
40份、聚二甲基硅氧烷4
‑
6份、碳纳米粒子2
‑
6份、扩链剂1
‑
3份、催化剂1
‑
2份、抗老化剂1
‑
2份、固化剂1
‑
2份、弹性改性体20
‑
40份和环氧树脂4
‑
6份。
[0006]进一步地，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇45
‑
55份、二异氰酸酯34
‑
36份、聚二甲基硅氧烷4.5
‑
5.5份、碳纳米粒子3
‑
5份、扩链剂1.5
‑
2.5份、催化剂1.4
‑
1.6份、抗老化剂1.4
‑
1.6份、固化剂1.4
‑
1.6份、弹性改性体25
‑
35份和环氧树脂4.5
‑
5.5份。
[0007]进一步地，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇50份、二异氰酸酯35份、聚二甲基硅氧烷5份、碳纳米粒子4份、扩链剂2份、催化剂1.5份、抗老化剂1.5份、固化剂1.5份、弹性改性体30份和环氧树脂5份。
[0008]进一步地，所述聚醚多元醇的重均分子量为1000
‑
3000。
[0009]进一步地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种，所述扩链剂为乙二醇、1，2
‑
丙二醇、1，4
‑
丁二醇、 甲基丙二醇、1，3
‑
丁二醇、一缩二乙二醇、1，6
‑
己二醇或新戊二醇的一种或多种，所述催化剂为有机锡、有机铋或有机锌中的一种或多种，所述固化剂为1,4
‑
丁二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
环己醇、新戊二醇或1,6－己二醇中的一种，所述抗老化剂为抗老化剂1010、抗老化剂1076、抗老化剂264、抗老化剂TPP、UV
‑
531、UV
‑
328或UV
‑
329中的任意一种或多种。
[0010]进一步地，所述弹性改性体为三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、乙烯
‑
乙酸乙烯共聚
物、氯化聚乙烯、苯乙烯系热塑性弹性体、聚丁二烯
‑
1、丁苯胶、聚异丁烯或顺丁胶中的一种或多种，所述聚二甲基硅氧烷为羟基丁基封端聚二甲基硅氧烷或羟基丙基封端聚二甲基硅氧烷。
[0011]一种前述高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将聚醚多元醇投入到反应器中，加入聚二甲基硅氧烷和二异氰酸酯，升温并控制反应温度在70
‑
90℃，待预聚体中NCO的含量稳定后真空脱气0.5
‑
1h，得到预聚体；步骤二，将碳纳米粒子、扩链剂、催化剂和抗老化剂加入反应器中与预聚体混合，在125
‑
135℃下熔融搅拌20
‑
40min，然后冷却至温度为75
‑
85℃时加入环氧树脂，保持温度在75
‑
85℃下加热混合2
‑
3h；步骤三，将步骤二所得物料真空脱气，然后向反应容器中投入固化剂，混合均匀后加热至100℃进行固化，固化完成后在80
‑
90℃下熟化20
‑
26h，冷却至室温后得到粗产品；步骤四，将步骤三中得到的粗产品干燥2
‑
4h，然后将弹性改性体切片粉碎后与干燥后的粗产品混合均匀后投入到双螺旋挤出机中造粒，得到高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体。
[0012]进一步地，所述步骤二中熔融混合后的冷却速率为60℃/h。
[0013]进一步地，所述步骤三中抽真空的真空度为0.08
‑
0.1MPa，所述步骤三中在100℃条件下固化时间为12
‑
15h。
[0014]进一步地，所述双螺旋挤出机的螺杆转速为120
‑
180转/分钟，挤出机塑化温度为160
‑
180℃。
[0015]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术的高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，通过加入聚二甲基硅氧烷、碳纳米粒子和环氧树脂，聚二甲基硅氧烷能够与聚醚多元醇形成Si
‑
O
‑
Si键交替组成的稳定骨架，能够有效提高热塑性聚氨酯弹性体的耐高、低温性，碳纳米粒子作为纳米复合改性材料与聚醚多元醇和二异氰酸酯混合，由于碳纳米粒子比表面积大、粒子间距小，能够形成聚合物/纳米复合结构有效提高热塑性聚氨酯弹性体的力学性能，使得热塑性聚氨酯弹性体的强度和耐磨性能提高，环氧树脂在聚氨酯弹性体中能够形成氨基甲酸酯和环氧基团，氨基甲酸酯和环氧基团作为极性基团增加了分子间的氢键和作用力，从而有效提高热塑性弹性体的拉伸强度和耐磨性；（2）本专利技术弹性改性体选用三元乙丙橡胶、乙烯
‑
乙酸乙烯共聚物、氯化聚乙烯、苯乙烯系热塑性弹性体、聚丁二烯
‑
1、丁苯胶、聚异丁烯和顺丁胶中的一种或多种，利用改性材料与热塑性聚氨酯弹性体具有良好的亲和性，能够有效提高热塑性聚氨酯弹性体的力学性能，使得热塑性聚氨酯弹性体的耐磨性得到改善。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。
[0017]实施例1一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，采用以下重量份的原料：聚醚多元醇40份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇40
‑
60份、二异氰酸酯30
‑
40份、聚二甲基硅氧烷4
‑
6份、碳纳米粒子2
‑
6份、扩链剂1
‑
3份、催化剂1
‑
2份、抗老化剂1
‑
2份、固化剂1
‑
2份、弹性改性体20
‑
40份和环氧树脂4
‑
6份。2.根据权利要求1所述的高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇45
‑
55份、二异氰酸酯34
‑
36份、聚二甲基硅氧烷4.5
‑
5.5份、碳纳米粒子3
‑
5份、扩链剂1.5
‑
2.5份、催化剂1.4
‑
1.6份、抗老化剂1.4
‑
1.6份、固化剂1.4
‑
1.6份、弹性改性体25
‑
35份和环氧树脂4.5
‑
5.5份。3.根据权利要求1所述的高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，包括以下重量份的各原料：聚醚多元醇50份、二异氰酸酯35份、聚二甲基硅氧烷5份、碳纳米粒子4份、扩链剂2份、催化剂1.5份、抗老化剂1.5份、固化剂1.5份、弹性改性体30份和环氧树脂5份。4.根据权利要求1~3中任一项所述的高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述聚醚多元醇的重均分子量为1000
‑
3000。5. 根据权利要求1~3中任一项所述的高强耐磨的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的一种，所述扩链剂为乙二醇、1，2
‑
丙二醇、1，4
‑
丁二醇、 甲基丙二醇、1，3
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丁二醇、一缩二乙二醇、1，6
‑
己二醇或新戊二醇的一种或多种，所述催化剂为有机锡、有机铋或有机锌中的一种或多种，所述固化剂为1,4
‑
丁二醇、1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
环己醇、新戊二醇或1,6－己二醇中的一种，所述抗老化剂为抗老化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新，史文贞，
申请(专利权)人：江苏威久科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：