聚氨酯弹性体的改性方法及其技术

本发明专利技术涉及一种聚氨酯弹性体的改性方法及其

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯弹性体的改性方法及其3D打印温度参数优化方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种聚氨酯弹性体的改性方法及其
3D
打印温度参数优化方法
。

技术介绍

[0002]聚氨酯弹性体的综合性能出众，主要表现在弹性体兼备了从橡胶到塑料的许多宝贵特性，是任何其他橡胶和塑料都无法比拟的，而且聚氨酯弹性体可根据加工成型的要求进行加工，几乎能用高分子材料的任何一种常规工艺加工，如混炼模压
、
液体浇注
、
熔融注射
、
挤出
、
压延
、
吹塑
、
胶液涂覆
、
纺丝和机械加工等
。
聚氨酯弹性体的用途十分广泛，产品遍及多种领域
。
[0003]聚氨酯弹性体（
Thermoplastic Urethane
，聚氨酯弹性体），是介于橡胶和塑料之间的一种成熟的环保材料，其制品目前广泛应用于鞋业制造
、
医疗卫生
、
电子电器
、
工业及体育等方面，其具备柔韧性强
、
机械强度高
、
硬度范围广等优点，但是
3D
打印是一个热量逐层累计叠加的过程，由于现有聚氨酯弹性体的耐热性不足，因此长期使用温度不能高于
80
°
Ｃ，导致
3D
打印时效率较低，这在一定程度上限制了聚氨酯弹性体在
3Dr/>打印中的应用，因此若需在高温条件下长期使用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施
。
针对上述问题，本专利技术提供一种聚氨酯弹性体改性的方法及改性后的聚氨酯弹性体应用于
3D
打印时的温度参数优化方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对聚氨酯弹性体材料的耐热性效果差，应用于
3D
打印中的效率低等问题，提供一种聚氨酯弹性体的改性方法以及改性后的聚氨酯弹性体材料在
3D
打印过程中的温度参数优化方法，从而使得
3D
打印产品快速成型及固化，进一步提升
3D
打印效率
。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采取如下的技术方案：一种聚氨酯弹性体的改性方法，所述改性方法包括以下步骤：步骤一：利用热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对聚氨酯弹性体进行耐热性能分析，确定聚氨酯弹性体的热分解温度；步骤二：以1，5‑
萘二异氰酸酯和1，4‑
丁二醇为硬段
、
以聚四氢呋喃为软段，在同一个软段分子量下合成具有不同平均硬段长度的第一聚氨酯弹性体材料，并利用与步骤一相同的热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对第一聚氨酯弹性体材料进行耐热性能分析，得到硬段分析结果；步骤三：在同一个平均硬段长度下合成具有不同软段分子量的第二聚氨酯弹性体材料，并再次利用与步骤一相同的热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对第二聚氨酯弹性体材料进行耐热性能分析，得到软段分析结果；步骤四：改变软段分子量后重复步骤二，得到多个硬段分析结果；改变平均硬段长度后重复步骤三，得到多个软段分析结果；
步骤五：根据多个硬段分析结果和多个软段分析结果确定热分解温度最大值对应的平均硬段长度和软段分子量，得到最终的改性聚氨酯弹性体材料
。
[0006]一种
3D
打印温度参数优化方法，将利用所述改性方法得到的改性聚氨酯弹性体材料应用于
3D
打印，对
3D
打印温度参数进行优化，所述优化方法包括以下步骤：步骤1：在多个预设温度下对改性聚氨酯弹性体材料进行熔融指数的测试，得到各个预设温度条件下对应的熔融指数；步骤2：设置多个不同的
3D
打印填充率，在每一个
3D
打印填充率下只改变
3D
打印温度，然后进行标准拉伸样条的打印，并测得拉伸强度；步骤3：综合分析各个所述熔融指数和所述拉伸强度，确定改性聚氨酯弹性体材料应用于
3D
打印时的最优温度参数
。
[0007]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：（1）本专利技术的改性方法首先通过将热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方式，以热重分析检测技术为主，以分子动力学模拟法为辅助预测方式，对聚氨酯弹性体进行耐热性能分析，获得改性前聚氨酯弹性体的耐热性能，再以1，5‑
萘二异氰酸酯和1，4‑
丁二醇为硬段
、
以聚四氢呋喃为软段，分析影响聚氨酯弹性体的关键因素即平均硬段长度和软段分子量，通过化学改性技术对聚氨酯弹性体进行改性处理，得到了改性聚氨酯弹性体材料，将改性过程中对改性聚氨酯弹性体材料的耐热性能分析结果与改性前聚氨酯弹性体的耐热性能分析结果进行比较，比较结果表明改性后的聚氨酯弹性体的耐热性能得到了显著的提高，本专利技术的改性方法有效且安全可靠；（2）本专利技术针对改性聚氨酯弹性体材料在
3D
打印中的应用，提供了一种
3D
打印温度参数优化方法，该优化方法通过对改性聚氨酯弹性体材料的熔融指数以及拉伸强度的测量及分析，从而确定改性聚氨酯弹性体材料应用于
3D
打印时的最优温度，有利于提高
3D
打印时的效率以及提高成型制品的机械性能
。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0009]图1为本专利技术实施例所述的一种聚氨酯弹性体的改性方法的流程图；图2为本专利技术实施例所述的一种
3D
打印温度参数优化方法的流程图
。
具体实施方式
[0010]为了更加清晰的表述本专利技术要解决的技术问题
、
技术方案和优点，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述
。
[0011]如图1所示，本实施例提供一种聚氨酯弹性体的改性方法，具体包括以下步骤：步骤一：利用热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对聚氨酯弹性体进行耐热性能分析，确定聚氨酯弹性体的热分解温度
。
[0012]本步骤是对聚氨酯弹性体材料的耐热性能进行分析
。
在
3D
打印过程中，由于聚氨
酯弹性体材料的特殊性，其在温度过高的情况下会发生自粘现象，容易导致挤出口堵塞，因此本实施例首先对聚氨酯弹性体材料的耐热性能进行分析
。
[0013]在本实施例中，首先采用热重分析检测技术来检测聚氨酯弹性体的热分解温度，通过分析聚氨酯弹性体材料样品在不同温度下的质量变化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚氨酯弹性体的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对聚氨酯弹性体进行耐热性能分析，确定聚氨酯弹性体的热分解温度；步骤二：以1，5‑
萘二异氰酸酯和1，4‑
丁二醇为硬段
、
以聚四氢呋喃为软段，在同一个软段分子量下合成具有不同平均硬段长度的第一聚氨酯弹性体材料，并利用与步骤一相同的热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对第一聚氨酯弹性体材料进行耐热性能分析，得到硬段分析结果；步骤三：在同一个平均硬段长度下合成具有不同软段分子量的第二聚氨酯弹性体材料，并再次利用与步骤一相同的热重分析检测技术与分子动力学模拟法相结合的方法对第二聚氨酯弹性体材料进行耐热性能分析，得到软段分析结果；步骤四：改变软段分子量后重复步骤二，得到多个硬段分析结果；改变平均硬段长度后重复步骤三，得到多个软段分析结果；步骤五：根据多个硬段分析结果和多个软段分析结果确定热分解温度最大值对应的平均硬段长度和软段分子量，得到最终的改性聚氨酯弹性体材料
。2.
根据权利要求1所述的一种聚氨酯弹性体的改性方法，其特征在于，在所述改性聚氨酯弹性体材料中，聚四氢呋喃
、1
，5‑
萘二异氰酸酯
、1
，4‑
丁二醇三者的摩尔比为
4:5:1
，平均软段分子量为
2000
，平均硬段分子量为
290。3.
根据权利要求2所述的一种聚氨酯弹性体的改性方法，其特征在于，所述改性聚氨酯弹性体材料的热分解温度为
210℃
以上
。4.
一种
3D
打印温度参数优化方法，其特征在于，将利用权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大舜，孙溯辉，郭克，苗立琴，王静，杜娟，范悦，李姝博，李芃翚，李淼，孙铮，李殿明，
申请(专利权)人：长春设备工艺研究所，
类型：发明
国别省市：