一种热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用，以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括40～60份非氟聚醚多元醇、5～15份含氟聚醚多元醇、20～45份异氰酸酯、5～15份扩链剂、0.03～1份白炭黑、0.03～1份碳纳米管、0.1～1份稀土化合物、0.1～1份抗菌剂和0.1～1份防霉剂。本发明专利技术中，所述热塑性聚氨酯弹性体材料通过各组分相互配合，具有优异的强度和韧性，硬度适中，柔软性好，且具有较好的耐磨性、抗菌性和生物相容性，尤其适用于穿戴产品的使用。尤其适用于穿戴产品的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯材料
，具体涉及一种热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前智能手表、运动手环等穿戴产品受到越来越多的民众追捧使用。穿戴产品表带的材质多样，有金属、真皮、硅胶、TPE和TPU等材料，其中热塑性聚氨酯弹性体(TPU)表带因其材料安全性高、舒适性好、抗过敏等特点，是一种比较常用的穿戴产品表带。
[0003]TPU即热塑性聚氨酯弹性体，是由二异氰酸酯类分子和多元醇、扩链剂等共同反应聚合而成的嵌段共聚物，具有高模量、高断裂伸长率、高弹性、优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能等优点。但TPU属于亲水性材料，在汗渍等作用下，TPU表面非常容易滋生细菌，且柔软度和耐磨性也有待进一步提高。而智能穿戴领域的TPU材料，要求具有超耐污性、高爽滑度、极佳的软触感和高耐刮擦性以及好的生物相容性等均衡的综合性能。如果选材或制备方法不合适，都会导致TPU材料性能受到影响。
[0004]例如CN107619595A公开一种可穿戴设备用的TPU材料及其制备方法，所述可穿戴设备用的TPU材料的原料包括如下成分：60
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70重量份二异氰酸酯、20
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30重量份多元醇、10
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20重量份EVA接枝马来酸酐、5
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10重量份苯乙烯
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马来酸酐无规共聚物、5
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10重量份PEG
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青蒿素修饰的纳米银、1r/>‑
5重量份氢氧化铝、2
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5重量份扩链剂和1
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3重量份催化剂。所述TPU材料硬度为25
‑
28A，抑菌率在88％以上，具有良好的抗菌抑菌效果，适合用作可穿戴设备用材料。但是，所述TPU材料的硬度太低，且抗菌效果有待进一步提高。
[0005]CN113292842A公开一种快速成型的改性TPU及其应用，所述快速成型的改性TPU包括：10
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35％TPEE、0
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8％相容剂、1
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3％润滑剂、0.3
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0.6％抗UV剂、0.1
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0.3％分散剂、1
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4％耐磨填料及余量的TPU组成；所述快速成型的改性TPU可用于智能手表腕带的制备，具有优异的干爽性及耐磨耐刮性的优点。但是，所述TPU材料的耐磨性有待进一步提高。
[0006]因此，提供一种硬度适中，柔软性好、耐磨性好、强度高、韧性好、且抗菌效果优异，生物相容性好的聚氨酯弹性体材料，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种热塑性聚氨酯弹性体材料及其制备方法和应用。所述热塑性聚氨酯弹性体材料通过各组分相互配合，具有优异的强度和韧性，硬度适中，柔软性好，且具有较好的耐磨性、抗菌性和生物相容性，尤其适用于穿戴产品的使用。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯弹性体材料，以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括40～60份非氟聚醚多元醇、5～15份含氟聚醚多元醇、20～45份异氰酸酯、5～15份扩链剂、0.1～1份白炭黑、0.1～1份碳纳米管、0.1～1份稀土化合
物、0.1～1份抗菌剂和0.1～1份防霉剂。
[0010]本专利技术中，以含氟聚醚多元醇为原料，有利于降低聚氨酯弹性体的硬度，使材料的硬度适中，柔软性好，同时，直接在主链结构中引入含氟聚醚多元醇，避免后期氟改性剂的添加，降低了共混改性导致材料析出的风险，使得聚氨酯弹性体具有机氟化合物的耐水、耐油、耐脏污、耐溶剂等优异性能；通过非氟聚醚多元醇、含氟聚醚多元醇以及异氰酸酯以特定含量复配，使得聚氨酯弹性体兼具高强度和韧性且柔软性好；而通过白炭黑和碳纳米管的配合使用，进一步提高聚氨酯弹性体的耐磨性，强度以及热稳定性；通过加入稀土化合物，能够改善聚氨酯弹性体的生物相容性，进一步地，采用抗菌剂和防霉剂搭配使用，使得聚氨酯弹性体抗菌效率高，更适用于穿戴产品。
[0011]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括40～60份非氟聚醚多元醇，例如可以为40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份等。
[0012]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括5～15份含氟聚醚多元醇，例如可以为5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份、15份等。
[0013]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括20～45份异氰酸酯，例如可以为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份等。
[0014]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括5～15份扩链剂，例如可以为5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份、15份等。
[0015]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括0.1～1份白炭黑，例如可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份等。
[0016]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括0.1～1份碳纳米管，例如可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份等，进一步优选为0.1～0.6份。
[0017]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括0.1～1份稀土化合物，例如可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份、0.85份、0.9份、0.95份、1份等，进一步优选为0.1～0.5份。
[0018]以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括0.1～1份抗菌剂，例如可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯弹性体材料，其特征在于，以重量份计，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的制备原料包括40～60份非氟聚醚多元醇、5～15份含氟聚醚多元醇、20～45份异氰酸酯、5～15份扩链剂、0.03～1份白炭黑、0.03～1份碳纳米管、0.1～1份稀土化合物、0.1～1份抗菌剂和0.1～1份防霉剂。2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯弹性体材料，其特征在于，所述非氟聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、聚氧化丙烯二醇或四氢呋喃
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氧化丙烯共聚二醇中的至少一种；优选地，所述非氟聚醚多元醇的数均分子量为600～2500；优选地，所述含氟聚醚多元醇包括全氟聚醚二元醇；优选地，所述全氟聚醚二元醇的数均分子量为500～3000，进一步优选为2200～2800。3.根据权利要求1或2所述的热塑性聚氨酯弹性体材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；优选地，所述扩链剂包括1,4
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丁二醇、乙二醇、1,3
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丙二醇、对苯二酚二羟乙基醚或1,4
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环己烷二甲醇中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体材料，其特征在于，所述白炭黑包括气相白炭黑；优选地，所述碳纳米管包括多壁碳纳米管；优选地，所述白炭黑和碳纳米管的质量比为(0.5～1.5):1；优选地，所述稀土化合物包括纳米氧化镧、纳米氧化钇或纳米氧化钕中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体材料，其特征在于，所述抗菌剂包括无机抗菌剂；优选地，所述无机抗菌剂包括磷酸锆载纳米银抗菌剂、银锌复合抗菌剂或硅酸盐载锌抗菌剂中的至少一种；优选地，所述防霉剂包括8
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羟基喹啉酮、四氯4
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(甲基磺酰)吡啶、水杨酰替苯胺或双(三正丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，裘翌昕，何杰，曹建伟，汪剑伟，
申请(专利权)人：东莞市奥能工程塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：