一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机硅改性的TPU复合材料及制备方法。本发明专利技术将笼型倍半硅氧烷

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及塑料
，尤其涉及一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethanes，TPU)是一类可加热塑化的弹性聚氨酯，其分子结构是由二异氰酸酯类分子和多元醇共同进行聚合反应得到的嵌段线性高分子；TPU材料的力学性能跨度很大，兼具橡胶与塑料一些优势性能；TPU具有优异的耐低温、耐磨、耐油、耐老化、高回弹率等特点，被广泛应用于工业、生活、医疗、军工等方面具有巨大的引用前景，但是TPU因不存在化学交联结构，因此其机械强度、耐热性及耐水性不尽如意，且TPU属于易燃物质，其极限氧指数(LOI)为16
‑
18％，遇火会迅速燃烧并分解产生大量的烟雾和有毒气体，这些大量的烟雾和有毒气体会使人窒息，对人体呼吸道造成不可逆的伤害，且燃烧过程中极易发生熔滴造成的火焰蔓延，进而带来更大的危害和环境污染。
[0003]有机硅物质具有良好的疏水性、热稳定性、耐紫外性、氧化稳定性等性能，将有机硅物质引入热塑性聚氨酯弹性体中弥补聚氨酯物质的性能缺陷，但是其力学性能差、常温不宜固化，使得成本较高。
[0004]CN111303618A公开了一种有机硅改性TPU医用导管及其制备方法，本专利技术属于聚氨酯弹性体
，具体涉及一种有机硅改性TPU医用导管及其制备方法。所述的有机硅改性TPU医用导管，包括TPU材料和聚乙烯吡咯烷酮涂层；所述TPU材料由以下质量份数的原料制成：有机硅改性多元醇49
‑
70份，二异氰酸酯23
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40份，扩链剂3
‑
12份，催化剂0.02
‑
0.04份，偶联剂0.1
‑
0.5份。本专利技术的有机硅改性TPU医用导管，具有优良的机械性能和生物相容性，较高的低温柔韧性、耐水性能、亲水润滑性，同时有机硅在初始原料合成中参与反应，避免了迁移的问题；本专利技术还提供其制备方法、工艺简单，操作简便。上述制备方法复杂，且未能有效改善TPU阻燃、耐磨及其力学性能。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法。
[0006]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因不存在化学交联结构，因此其机械强度、耐热性及耐水性不尽如意，且TPU属于易燃物质，其极限氧指数(LOI)为16
‑
18％，遇火会迅速燃烧并分解产生大量的烟雾和有毒气体，这些大量的烟雾和有毒气体会使人窒息，对人体呼吸道造成不可逆的伤害，且燃烧过程中极易发生熔滴造成的火焰蔓延，进而带来更大的危害和环境污染。因此本专利技术人在热塑性聚氨酯弹性体中引入有机硅物质，弥补聚氨酯物质性能的缺陷，同时结合聚氨酯的性质改善有机硅的常温不宜固化的问题；现有技术中采用有机硅改性TPU，采用的方法复杂、繁琐，成本高。
[0007]一种有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将40
‑
50重量份甲醇、5
‑
7重量份30
‑
36wt％的盐酸混合均匀，加热至85
‑
90℃，
然后加入2
‑
3.5重量份3
‑
巯丙基甲基二甲氧基硅烷，保持85
‑
90℃反应48
‑
65h，反应结束后，静置分层，取下层粘稠状液体，依次加入水、甲醇进行洗涤至pH为中性，再旋蒸浓缩，得到巯基笼型倍半硅氧烷。
[0009](2)将聚己二酸乙二醇酯加热至110℃反应120min，得到脱水聚己二酸乙二醇酯；在氩气气氛下，将0.5
‑
1.5重量份巯基笼型倍半硅氧烷、4
‑
6重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、2
‑
3重量份有机物质、1
‑
2重量份聚己二酸乙二醇酯加入80
‑
100重量份溶剂中混合均匀，加热至70
‑
90℃反应100
‑
200min，再以2
‑
3s/滴加入0.5
‑
1重量份扩链剂、0.3
‑
0.6重量份催化剂，保持70
‑
90℃反应150
‑
200min，反应结束后旋蒸去除溶剂，最后室温下固化10
‑
20h，待料块冷却、粉碎后挤出造粒，得到有机硅改性的TPU复合材料。
[0010]步骤(2)中所述溶剂为甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或两种以上混合物。
[0011]步骤(2)中所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、异辛酸亚锡中的一种或两种混合物。
[0012]步骤(2)中所述有机物质为三聚氰胺、季戊四醇中的一种或两种以上混合物。优选的，所述有机物质由三聚氰胺、季戊四醇按质量比1:(1
‑
3)混合而成
[0013]进一步优选的，一种有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将改性剂加入水中混合均匀，加热至50
‑
60℃反应10
‑
40min，然后加入水滑石，加热至50
‑
60℃反应120
‑
200min，反应结束后，干燥，得到改性水滑石；
[0015](2)将40
‑
50重量份甲醇、5
‑
7重量份30
‑
36wt％的盐酸混合均匀，加热至85
‑
90℃，然后加入2
‑
3.5重量份3
‑
巯丙基甲基二甲氧基硅烷，保持85
‑
90℃反应48
‑
65h，反应结束后，静置分层，取下层粘稠状液体，依次加入水、甲醇进行洗涤至pH为中性，再旋蒸浓缩，得到巯基笼型倍半硅氧烷。
[0016](3)将1
‑
3重量份巯基笼型倍半硅氧烷、0.5
‑
0.9重量份4
‑
戊烯
‑1‑
醇、0.01
‑
0.05重量份安息香二甲醚加入30
‑
80重量份四氢呋喃中混合均匀，室温下、置于UV365nm紫外灯照射40
‑
80min，旋蒸去除溶剂，得到多官能团笼型倍半硅氧烷。
[0017](4)将1
‑
2重量份多官能团笼型倍半硅氧烷、0.1
‑
0.6重量份改性水滑石、0.01
‑
0.03重量份安息香二甲醚加入30
‑
80重量份四氢呋喃中混合均匀，室温下、置于UV365nm紫外灯照射30
‑
50min，旋蒸去除溶剂、洗涤、干燥，得到笼型倍半硅氧烷
‑
水滑石复合物；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将聚己二酸乙二醇酯加热进行脱水处理，得到脱水聚己二酸乙二醇酯；在氩气气氛下，将笼型倍半硅氧烷
‑
水滑石复合物、二苯基甲烷二异氰酸酯、有机物质、上述脱水聚己二酸乙二醇酯加入溶剂中混合均匀，加热反应，再加入扩链剂、催化剂，保持反应，反应结束后旋蒸去除溶剂，最后室温下固化，待料块冷却、粉碎后挤出造粒，得到有机硅改性的TPU复合材料。2.如权利要求1所述的有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，其特征在于：所述笼型倍半硅氧烷
‑
水滑石复合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将巯基笼型倍半硅氧烷、4
‑
戊烯
‑1‑
醇、安息香二甲醚加入四氢呋喃中混合均匀，室温下、置于紫外灯照射，旋蒸去除溶剂，得到多官能团笼型倍半硅氧烷；步骤2、将多官能团笼型倍半硅氧烷、改性水滑石、安息香二甲醚加入四氢呋喃中混合均匀，室温下、置于紫外灯照射，旋蒸去除溶剂、洗涤、干燥，得到笼型倍半硅氧烷
‑
水滑石复合物。3.如权利要求2所述的有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：将改性剂加入水中混合均匀，加热反应，然后加入水滑石，加热反应，反应结束后，干燥，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄晓笛，谢鹏程，黄亚俊，
申请(专利权)人：温州东润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：