一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯及其制备方法，所述热塑性聚氨酯包括组份A和组份B；所述组份A的制备原料按照重量份数包括如下组分：二异氰酸酯20‑40份，聚己内酯多元醇50‑60份，端羟基聚丁二烯丙烯腈10‑15份，胺类扩链剂5‑10份和催化剂0.01‑0.05份；所述组份B的制备原料按照重量份数包括如下组分：纳米二氧化硅3‑5份，羧甲基纤维素4‑8份，端羟基聚硅氧烷3‑5份和助剂5‑10份。本发明专利技术所述热塑性聚氨酯不仅兼具良好的流动性和耐磨性，而且硬度较高，断裂伸长率较高，拉伸强度在较高范围内，综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯及其制备方法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，尤其涉及一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯及其制备方法和应用。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，是一种由低聚物多元醇软段和二异氰酸酯-扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物，TPU在现代生产生活中发挥着越来越重要的作用。CN103819892A公开了一种长芳纶纤维增强耐磨TPU复合材料及其制备方法，其公开的TPU复合材料按质量份数计算，热塑性聚氨酯弹性体30～75份，高性能长芳纶纤维20～60份，相容剂3～8份，耐磨剂0.4～1.5份，流动改性剂0.4～1.5份，扩链剂0.2～0.5份，热稳定剂0.4～0.6份，紫外光吸收剂0.4～0.6份。其公开的复合材料采用高流动、低表面硬度的TPU作为基料，利用流动性改性剂改善基体流动性，通过加入超高分子量的硅油大幅度提高TPU的耐磨性能以及加入扩链剂改善TPU的分子量来制得高性能长玻纤增强TPU复合材料，使TPU材料的强度和刚性获得改善，并提高了其韧性和降低了材料的成本。其公开的复合材料可代替芳纶增强橡胶母胶在橡胶轮胎中作为增强耐磨母粒使用。其公开的复合材料通过将聚氨酯基体材料与长芳纶纤维和流动性改性剂共混提升材料的耐磨性和流动性，长芳纶纤维添加量较多，且体系的相容性较差，性能提升有限。CN102329410A公开了一种高流动性聚酯与聚醚混合型聚氨酯材料的制备方法，其公开的制备方法包括以下步骤：第一步，制备分子量为1500的聚酯多元醇；第二步，制备A组分聚酯型聚氨酯多元醇；第三步，制备B组分聚氨酯异氰酸酯预聚体；第四步，制备高流动性聚酯与聚醚混合型聚氨酯。其公开的聚氨酯材料，粘度低，能够增强原料在模具中的流动性，减少聚氨酯制品表面缺料、气孔、气泡的情况，使其外形美观，解决了现有的聚氨酯制品表面不够光泽，外观不够完美的问题。但是其公开的聚氨酯材料耐磨性较差。综上所述，开发一种兼具高流动性和高耐磨性，且综合性能优异的热塑性聚氨酯弹性体至关重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯及其制备方法，所述热塑性聚氨酯不仅兼具良好的流动性和耐磨性，而且硬度较高，断裂伸长率较高，拉伸强度在较高范围内，综合性能优异。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，所述热塑性聚氨酯包括组份A和组份B；所述组份A的制备原料按照重量份数包括如下组分：二异氰酸酯20-40份，聚己内酯多元醇50-60份，端羟基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺类扩链剂5-10份和催化剂0.01-0.05份；所述组份B的制备原料按照重量份数包括如下组分：纳米二氧化硅3-5份，羧甲基纤维素4-8份，端羟基聚硅氧烷3-5份和助剂5-10份。本专利技术聚氨酯的制备中，多元醇采用聚己内酯多元醇和端羟基聚丁二烯丙烯腈的组合，两种多元醇复配使用，发挥协同作用，一方面，反应生成的聚氨酯分子链对称性差，结晶性能弱，使聚氨酯的熔融流动性得以提升，无需额外添加相关助剂；另一方面，聚己内酯多元醇和端羟基聚丁二烯丙烯腈均是有一定聚合度的聚合物型多元醇，反应生成的聚氨酯硬度较高，耐磨性较好，使所得聚氨酯兼具高流动性和高耐磨性。本专利技术聚氨酯的制备中，将羧甲基纤维素和端羟基聚硅氧烷复配使用，一方面，羧甲基纤维素可以调节体系的粘度，提升体系的流动性；另一方面，羧甲基纤维素与端羟基聚硅氧烷和聚氨酯基体材料均具有良好的相容性，与少量的端羟基聚硅氧烷配合，即可将不相容的纳米二氧化硅均匀分布在聚氨酯基体中，增加了聚氨酯的耐磨性。本专利技术聚氨酯制备中，部分端羟基聚硅氧烷可以作为第四反应单体参与聚氨酯的性能，微观上相分离程度更低，无需额外添加相容剂，整个体系相容性更好，综合性能优异。本专利技术所述“流动性”指的是加工流动性，通过熔融指数加以表征。所述二异氰酸酯的重量份数为20-40份，例如22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份等。所述聚己内酯多元醇的重量份数为50-60份，例如51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份等。所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的重量份数为10-15份，例如11份、12份、13份、14份等。所述胺类扩链剂的重量份数为5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。所述催化剂的重量份数为0.01-0.05份，例如0.02份、0.03份、0.04份等。所述纳米二氧化硅的重量份数为3-5份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。所述羧甲基纤维素的重量份数为4-8份，例如4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份等。所述端羟基聚硅氧烷的重量份数为3-5份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。所述助剂的重量份数为5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。优选地，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。优选地，所述聚己内酯多元醇的重均分子量为400-1000g/mol，例如450g/mol、500g/mol、550g/mol、600g/mol、650g/mol、700g/mol、750g/mol、800g/mol、850g/mol、900g/mol、950g/mol等。本专利技术中聚己内酯多元醇的重均分子量为400-1000g/mol，选择重均分子量较小的聚己内酯多元醇可以降低高分子的结晶性，利于提升聚氨酯的流动性。优选地，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量为2500-3500g/mol，例如2600g/mol、2700g/mol、2800g/mol、2900g/mol、300g/mol、3100g/mol、3200g/mol、3300g/mol、3400g/mol等。本专利技术中端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量为2500-3500g/mol，端羟基聚丁二烯丙烯腈数均分子量过低，丙烯腈占比过重，聚氨酯磨耗变大；端羟基聚丁二烯丙烯腈数均分子量过高，聚氨酯分子量过大，体系粘度过高，流动性变差。优选地，所述胺类扩链剂包括3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯、乙二胺或N,N-二羟基(二异丙基)苯胺中的任意一种或至少两种的组合，优选3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯。优选地，所述羧甲基纤维素的粘度为200-1500mPa·s，例如300mPa·s、400mPa·s、500mPa·s、600mPa·s、700mPa·s、800mPa·s、900mPa·s、1000mPa·s、1100mPa·s、1200mPa·s、1300mPa·s、1400mPa·s等。羧甲基纤维素的粘度控制在较低范围内才既能提升聚氨酯的耐磨性，又能与端羟基聚硅氧烷协同配合，提升纳米二氧化硅的分散性。优选地，所述端羟基聚硅氧烷包括端羟基聚二甲基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述热塑性聚氨酯包括组份A和组份B；/n所述组份A的制备原料按照重量份数包括如下组分：二异氰酸酯20-40份，聚己内酯多元醇50-60份，端羟基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺类扩链剂5-10份和催化剂0.01-0.05份；/n所述组份B的制备原料按照重量份数包括如下组分：纳米二氧化硅3-5份，羧甲基纤维素4-8份，端羟基聚硅氧烷3-5份和助剂5-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述热塑性聚氨酯包括组份A和组份B；
所述组份A的制备原料按照重量份数包括如下组分：二异氰酸酯20-40份，聚己内酯多元醇50-60份，端羟基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺类扩链剂5-10份和催化剂0.01-0.05份；
所述组份B的制备原料按照重量份数包括如下组分：纳米二氧化硅3-5份，羧甲基纤维素4-8份，端羟基聚硅氧烷3-5份和助剂5-10份。


2.根据权利要求1所述的高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。


3.根据权利要求1或2所述的高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述聚己内酯多元醇的重均分子量为400-1000g/mol；
优选地，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量为2500-3500g/mol。


4.根据权利要求1-3任一项所述的高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述胺类扩链剂包括3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯、乙二胺或N,N-二羟基(二异丙基)苯胺中的任意一种或至少两种的组合。


5.根据权利要求1-4任一项所述的高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特征在于，所述羧甲基纤维素的粘度为200-1500mPa·s；
优选地，所述端羟基聚硅氧烷包括端羟基聚二甲基硅氧烷；
优选地，所述端羟基聚硅氧烷在25℃下的粘度小于20mm2/s。


6.根据权利要求1-5任一项所述的高流动性和高耐磨性热塑性聚氨酯，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，
申请(专利权)人：东莞市吉鑫高分子科技有限公司，东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44