有机硅改性耐磨TPU及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于热塑型聚氨酯弹性体的技术领域，具体涉及有机硅改性高耐磨TPU及其制备方法和应用。其主要由下列质量分数的物质组成：45

【技术实现步骤摘要】
有机硅改性耐磨TPU及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热塑型聚氨酯弹性体的
，具体涉及有机硅改性耐磨TPU及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有卓越的抗张力、抗拉力、和耐老化的特性，是一种非常成熟的环保化学材料。它具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐老化、耐气候等特性；同时也具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖以及抗紫外线等许多优异的功能。目前TPU已被广泛应用于鞋材、服装、玩具等塑料制品。
[0003]但是，由于TPU具有线性的分子结构，在耐磨、耐溶剂、耐高温等性能表现并不完美，然而上述这些性能正是TPU在很多使用领域所必须要求的，例如工业矿山用劳保鞋、脚轮、密封件等用途，必须要求TPU具有良好的耐磨性。
[0004]专利CN113861668A公开了一种高折光指数、高耐磨TPU粒子及制备方法，但其制备耐磨TPU的方法复杂、不环保，且对TPU本身的性能有一定的损失。专利CN108034038A公开了一种用于电缆外壳的高耐磨TPU及其制备方法，但其制备方法比较复杂，且不能连续化大批量生产。专利CN113637139A公开了一种有机硅改性TPU组合物及其制备方法，但是上述专利存在一个问题，其有机硅改性剂是在TPU颗粒熔融后再加入，相当于二次加工，尤其是在大批量生产过程中会造成TPU的性能损失很大。
[0005]所以，开发一种具有高耐磨而又不损失加工及机械性能的高耐磨TPU材料是一个重要的课题。

技术实现思路
r/>[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种有机硅改性耐磨TPU；本专利技术还提供其制备方法，科学合理，简单易行；本专利技术还提供其应用。
[0007]本专利技术所述的有机硅改性耐磨TPU，由下列质量分数的物质组成：
[0008][0009]其中：
[0010]聚合物多元醇、二异氰酸酯和扩链剂的质量分数之和为100％，有机硅改性剂和引发剂的质量分数为在此基础上的占比；
[0011]所述的引发剂为阳离子光引发剂，所述阳离子发光引发剂为三芳基硅氧醚。
[0012]所述的聚合物多元醇数均分子量为1000
‑
2000，为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二
酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇
‑
丁二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇
‑
己二醇酯二醇、聚癸二酸丁二醇酯二醇、聚癸二酸己二醇酯二醇或聚癸二酸乙二醇酯二醇中的一种或几种。
[0013]所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
‑
环己基
‑
二异氰酸酯或癸烷
‑
1,10
‑
二异氰酸酯中的一种。
[0014]扩链剂为扩链剂1和扩链剂2的复配物，所述的扩链剂1为乙二醇、丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇和甲基丙二醇中的一种或几种。
[0015]所述的扩链剂2为三羟甲基丙烷，扩链剂1：扩链剂2质量比例为9：1。
[0016]所述的有机硅改性剂为反应型羟基有机硅改性剂，优选双羟基聚二甲基硅氧烷。
[0017]本专利技术所述的一种有机硅改性耐磨TPU的制备方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1：将聚合物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂通过浇注计量系统按照配方质量比加入动态混合器进行混合后，将混合好的物料加入具有14个温区的双螺杆造粒系统的第1区，双螺杆温度保持在140
‑
220℃，在双螺杆造粒系统的第10区加入定量的有机硅改性剂，使TPU的R值达到1.01，然后经过水下切粒后得到反应型羟基有机硅改性的TPU颗粒；
[0019]步骤2：将步骤1得到的反应型羟基有机硅改性的TPU颗粒在混拌机中与引发剂混合发生交联反应，制得有机硅改性耐磨TPU。
[0020]其中：
[0021]步骤1所述的螺杆转速为180
‑
220rmp。
[0022]步骤1所述的螺杆温度设置为：
[0023]1‑
3区：160
‑
180℃；
[0024]4‑
10区：180
‑
220℃；
[0025]11
‑
14区：140
‑
160℃；
[0026]水下切粒温度：160
‑
180℃。
[0027]本专利技术制得的有机硅改性耐磨TPU主要应用于鞋材产品，还可以应用于脚轮、密封件等工业用途。
[0028]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0029](1)本专利技术所述的有机硅改性耐磨TPU，使用反应型羟基有机硅改性剂对TPU进行改性，在TPU的分子链中引入有机硅且可交联的基团，因其与TPU链段的相容性差，会逐步迁移到TPU的表面形成有机硅层。将该类型的TPU加热至熔融状态，在高温的环境中，引发剂引发交联基团进行交联反应，从而在不损失正常TPU的加工和机械性能的前提下增加了TPU的易加工性能、耐磨性以及耐疲劳测试能力；且解决了现有TPU产品在特定工况下使用寿命短、磨损快的问题。
[0030](2)本专利技术采用两种扩链剂复配的方式提高TPU本身的机械强度和加工性能；本专利技术使用的引发剂为阳离子光引发剂，不同于常规的引发剂，光引发剂可在后加工中加入且无需对TPU进行加热即可发生引发作用，降低生产成本；本专利技术在生产TPU颗粒过程中引入反应型有机硅，不同于常规改性实施案例中对TPU颗粒进行熔融后再加入，避免了二次加工对TPU本身性能的损失，保留了TPU的原始性能。所述的制备方法，简单易行，科学合理，成本低效率高，对操作人员和周围环境无危害。
[0031](3)本专利技术所制得的有机硅改性耐磨TPU，提高了耐磨性及耐老化性能，且解决了现有TPU产品在特殊作业环境中使用寿命短、磨损快的问题，可广泛应用于鞋底、脚轮、密封件等产品领域中。
具体实施方式
[0032]实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
[0033]实施例1
[0034]一种有机硅改性耐磨TPU，原料及其质量分数如下：
[0035][0036]制备工艺如下：
[0037]步骤1：将聚己二酸丁二醇酯二醇(Mn＝2000)、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
丁二醇、三羟甲基丙烷通过浇注计量系统按照配方质量比加入动态混合器进行快速混合后，将混合好的物料加入具有14个温区的双螺杆造粒系统的第1区，在双螺杆造粒系统的第10区加入定量的双羟基聚二甲基硅氧烷，使TPU的R值达到1.01，然后经过水下切粒后得到反应型羟基有机硅改性的TPU颗粒；
[0038]步骤2：将步骤1得到的反应型羟基有机硅改性的TPU颗粒在混拌机中与三芳基硅氧醚混合发生交联反应，制得有机硅改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，由下列质量分数的物质制成：其中：聚合物多元醇、二异氰酸酯和扩链剂的质量分数之和为100％，有机硅改性剂和引发剂的质量分数为在此基础上的占比；所述的引发剂为阳离子光引发剂，所述阳离子发光引发剂为三芳基硅氧醚。2.根据权利要求1所述的有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，所述的聚合物多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇
‑
丁二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇
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己二醇酯二醇、聚癸二酸丁二醇酯二醇、聚癸二酸己二醇酯二醇或聚癸二酸乙二醇酯二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
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环己基
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二异氰酸酯或癸烷
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1,10
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二异氰酸酯中的一种。4.根据权利要求1所述的有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，扩链剂为扩链剂1和扩链剂2的复配物，所述的扩链剂1为乙二醇、丙二醇、1,4
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丁二醇、1,6
‑
己二醇和甲基丙二醇中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，所述的扩链剂2为三羟甲基丙烷。6.根据权利要求1所述的有机硅改性耐磨TPU，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，范文庆，管永，董良，贺宽宽，
申请(专利权)人：山东一诺威聚氨酯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：