一种超韧热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超韧热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，其原料组成按重量份数计为：热塑性聚氨酯100份、增塑剂（PLAP‑Me）5‑25份、耐磨剂1‑4份；所述增塑剂PLAP‑Me由对甲基苯磺酰异氰酸酯与500分子量聚丙交酯多元醇合成；所述耐磨剂由MDI与气相二氧化硅表面的硅羟基发生亲核反应，制备了缝合气相二氧化硅，再用5‑氨基四氮唑进行封端处理，与未反应完全的异氰酸酯基反应制备的，用量低且与TPU基体相容性良好。本发明专利技术采用PLAP‑Me作为增塑剂，改性气相二氧化硅作为耐磨剂，可有效提高热塑新聚氨酯的加工性能，能够显著降低体系的硬度与粘度，制得具有优异柔韧性和延展性性能的热塑性聚氨酯。

【技术实现步骤摘要】
一种超韧热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法
本专利技术属于热塑性聚氨酯复合材料领域，具体涉及一种超韧热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一种（AB）n型多嵌段线型的聚合物材料。TPU因其特殊的链段结构，使其具有高模量、高强度、高伸长和高弹性，优异的耐磨、耐油、耐低温、耐老化等性能。某些领域对TPU要求更高的延展性、耐磨性能，提高加工速率等，因此制备高性能的热塑性聚氨酯复合材料是非常有意义的。增塑剂的使用可以改善高分子材料的性能，降低生产成本，提高生产效益，是一类重要的化工产品添加剂，作为助剂普遍应用于塑料制品、混凝土、泥灰、水泥、石膏、化妆品及清洗剂等材料中，增塑剂可以有效的降低TPU的硬度值，增加TPU的可塑性，使其柔韧性增强，容易加工。本专利技术制备的增塑剂PLAP-Me为对甲基苯磺酰异氰酸酯与500分子量聚丙交酯多元醇合成的产物，绿色、新型、高效。气相二氧化硅在体系中分散后，可以形成纳米粒子三维网状结构，使得它具有优异的补强、增稠等性能。气相二氧化硅加入聚合物中，可以有效的提高聚合物的强度、延伸率、耐磨性等。气相二氧化硅在高温水解缩合过程中，表面还残留有部分硅羟基，由于表面硅羟基的存在，使得气相二氧化硅的表面活性较高，为气相二氧化硅的表面修饰提供可能，选择恰当的改性剂与气相二氧化硅表面的硅羟基进行反应，把一些功能性基团接枝到气相二氧化硅表面，从而使得气相二氧化硅的功能更加多样化。本专利技术采用MDI与气相二氧化硅表面的硅羟基反应，再用5-氨基四氮唑进行封端，形成与TPU相容性良好，用量低、高效的耐磨剂，并且在提高耐磨性能的同时对TPU的延伸率等性能也有一定程度的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超韧热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，本专利技术配方科学合理，工艺流程简单实用，通过合成一种新型的增塑剂和耐磨剂，使生产出的热塑性聚氨酯复合材料具有优异的柔韧性、延展性和低温加工性能，能够有效的降低热塑性聚氨酯的硬度与粘度，可以产生巨大的社会经济效益。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种超韧热塑性聚氨酯复合材料，其原料组成按重量份数计为：热塑性聚氨酯100份、增塑剂（PLAP-Me）5-25份、耐磨剂1-4份；所述增塑剂PLAP-Me为对甲基苯磺酰异氰酸酯与500分子量聚丙交酯多元醇合成的产物，绿色高效；所述耐磨剂由MDI先对气相二氧化硅表面改性处理，再加入过量的5-氨基四氮唑进行封端制备的，与TPU基体相容性良好，用量小且分散均匀。本专利技术采用PLAP-Me作为增塑剂，改性气相二氧化硅作为耐磨剂，两者协同相互促进，可有效提高热塑新聚氨酯的加工性能，硬度与粘度能够有效的降低，制得具有优异柔韧性和延展性性能的热塑性聚氨酯。所述超韧热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤如下：1）增塑剂PLAP-Me具体的制备：取分子量为500的聚丙交酯多元醇在100-110℃的真空干燥箱中干燥4-5h，后倒入装有DMF溶剂的三口烧瓶中，通氮气保护，用电磁搅拌机搅拌，加入对甲基苯磺酰异氰酸酯，升温至60℃继续反应10h，倒入培养皿中，真空低温干燥24h，去除DMF溶剂，得到增塑剂PLAP-Me；其与TPU分子链之间具有良好的分子间作用力，同时增塑剂PLAP-Me分子链中的氨基甲酸酯基与TPU之间可以形成良好的氢键作用，使得制备的增塑剂能稳定存在于TPU中2）耐磨剂具体的制备过程：气相二氧化硅烘干后融加入装有DMF的三口烧瓶中，超声，加入MDI升温至80℃反应6h，加入过量5-氨基四氮唑继续反应6h后，冷却至室温后用DMF反复抽滤，60℃真空干燥箱烘干，制得耐磨剂。3）将步骤1）制备的PLAP-Me和步骤2）制备的耐磨剂，混合均匀；4）将步骤3）得到的混合产物、硬度为75A的TPU粒子混合均匀，放置在100℃烘箱中4h；5）将烘干的物料转移到双螺杆挤出机中，各区温度为180℃到200℃，转速为400-600r/min，挤出造粒；6）将用双螺杆挤出机挤出的粒子在100℃燥箱中烘4h，用注塑机注塑成型，得到超韧热塑性聚氨酯复合材料。本专利技术的有益效果在于：1）本专利技术采用PLAP-Me作为增塑剂、改性气相二氧化硅作为耐磨剂，制备出高韧热塑性聚氨酯复合材料，工艺流程简单实用。2）通过聚丙交酯多元醇与对甲基苯磺酰异氰酸酯反应，成功合成了具有氨基甲酸酯基的新型高效的增塑剂PLAP-Me，与TPU分子链中的氨基甲酸酯基具有相似结构，因此增塑剂PLAP-Me与TPU基体相容性良好，能够长时间稳定的作用于TPU，绿色高效。聚丙交酯多元醇还可以作为合成TPU的大分子二醇。3）通过用双异氰酸酯基的MDI与气相二氧化硅表面的硅羟基发生亲核反应，制备了缝合气相二氧化硅，缝合后的气相二氧化硅的分子量增大，以三维网络结构存在。用5-氨基四氮唑进行封端处理，与未反应完全的异氰酸酯基反应，同时在气相二氧化硅表面引入了5-氨基四氮唑，使得气相二氧化硅复合材料的含氮量大大增加。加入TPU中时，改性后的气相二氧化硅可以与TPU基体形成大量的氢键作用，相容性良好，用量小且能分散均匀的。4）采用PLAP-Me作为增塑剂，改性气相二氧化硅作为耐磨剂，制得具有优异柔韧性和延展性的热塑性聚氨酯复合材料，应用前景广阔。附图说明图1为耐磨剂的SEM图；图2为实施例4的断面SEM图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不仅仅限于这些实施例。实施例1一种超韧热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤为：1）增塑剂PLAP-Me具体的制备：取分子量为500的聚丙交酯多元醇在100-110℃的真空干燥箱中干燥4-5h，后倒入装有DMF溶剂的三口烧瓶中，通氮气保护，用电磁搅拌机搅拌，加入对甲基苯磺酰异氰酸，升温至60℃继续反应10h，倒入培养皿中，真空低温干燥24h，得到增塑剂PLAP-Me；2）耐磨剂具体的制备过程：气相二氧化硅烘干后融加入装有DMF的三口烧瓶中，超声，加入MDI升温至80℃反应6h，加入过量5-氨基四氮唑继续反应6h后，冷却至室温后用DMF反复抽滤，60℃真空干燥箱烘干，制得耐磨剂。3）将100重量份TPU粒子、5重量份的增塑剂PLAP-Me和3重量份的耐磨剂混合均匀，放置在100℃烘箱中4h；4）将步骤3）烘干的物料转移到双螺杆挤出机中，各区温度为180℃到200℃，转速为400-600r/min，挤出造粒；5）将用双螺杆挤出机挤出的粒子在100℃燥箱中烘4h，用注塑机注塑成型，得到超韧热塑性聚氨酯复合材料。实施例2一种超韧热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，具体步骤为：1）增塑剂PLAP-Me具体的制备：取分子量为500的聚丙交酯多元醇在100-110℃的真空干燥箱中干燥4-5h，后倒入装有DMF溶剂的三口烧瓶中，通氮气保护，用电磁搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超韧热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于：原料组成按重量份数计为：热塑性聚氨酯粒子100份、增塑剂 PLAP-Me5-25份、耐磨剂1-4份；所述增塑剂PLAP-Me是对甲基苯磺酰异氰酸酯与聚丙交酯多元醇制备的；所述耐磨剂由MDI与气相二氧化硅表面的硅羟基发生亲核反应，制备了缝合气相二氧化硅，再加入过量的5-氨基四氮唑进行封端处理，与未反应完全的异氰酸酯基反应制得的。/n

【技术特征摘要】
1.一种超韧热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于：原料组成按重量份数计为：热塑性聚氨酯粒子100份、增塑剂PLAP-Me5-25份、耐磨剂1-4份；所述增塑剂PLAP-Me是对甲基苯磺酰异氰酸酯与聚丙交酯多元醇制备的；所述耐磨剂由MDI与气相二氧化硅表面的硅羟基发生亲核反应，制备了缝合气相二氧化硅，再加入过量的5-氨基四氮唑进行封端处理，与未反应完全的异氰酸酯基反应制得的。


2.根据权利要求1所述的超韧热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于：所述增塑剂PLAP-Me具体的制备方法为：
取分子量为500的聚丙交酯多元醇在100-110℃的真空干燥箱中烘干4-5h，后倒入装有DMF溶剂的三口烧瓶中，通氮气保护，在电磁搅拌机中搅拌，加入适量对甲基苯磺酰异氰酸酯，升温至60℃继续搅拌10h后，倒入培养皿中，真空低温干燥24h，去除DMF溶剂，得到增塑剂PLAP-Me。


3.根据权利要求2所述的超韧热塑性聚氨酯复合材料，其特征在于：所用原...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，高梦珍，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35