一種改性熱塑性聚氨酯彈性體及其製備方法與流程

2023-07-25 23:31:11

本發明屬於高分子材料技術領域，特別是一種改性熱塑性聚氨酯彈性體及其製備方法。

背景技術：

熱塑性聚氨酯彈性體是一種廣泛應用的高分子材料，具有堅固、耐磨、耐腐蝕、耐老化以及汙染小等優點。但是在物理機械性能和熱穩定性方面還有些欠缺，往往會利用其他材料對其進行增強以改善其性能。最常用的方法是使其他材料與之共混，但是共混效果還要受其與材料的相容性、混溶性及共混方法的影響。接枝改性的聚酯多元醇可以利用改變原料直接對熱塑性聚氨酯進行改性，改善材料的硬度、強度等物理機械性能。

技術實現要素：

為克服現有熱塑性聚氨酯彈性體的改性技術中存在的缺點和不足，本發明的目的是在於提供一種改性熱塑性聚氨酯彈性體的配方及製備方法，選用苯乙烯接枝的聚酯多元醇，改善熱塑性聚氨酯彈性體的性能，解決了塑料共混時多步驟、相容性差及摻雜相容劑等問題，能夠明顯改善熱塑性聚氨酯彈性體的物理機械性能。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：

本發明採用常規製備方法，利用接枝改性聚酯多元醇、二異氰酸酯和擴鏈劑，製備了改性熱塑性聚氨酯彈性體。

一種改性熱塑性聚氨酯彈性體，由包括以下重量份的原料製成：

接枝聚酯多元醇50～70份；

二異氰酸酯20～40份；

擴鏈劑5～15份；

所述的接枝聚酯多元醇是一種苯乙烯單體在聚酯多元醇介質中聚合得到的苯乙烯接枝聚酯多元醇，優選為分子量為1000-2000，苯乙烯的接枝率為20-50％的苯乙烯接枝聚酯多元醇；優選為，所述苯乙烯接枝聚酯多元醇的分子量為2000，苯乙烯的接枝率為30％。

所述的二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯mdi、氫化苯基烷基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或任意兩種以上的混合；所述的擴鏈劑為乙二醇、丁二醇、己二醇中的一種或任意兩種以上的混合。

上述改性熱塑性聚氨酯彈性體的製備方法包括以下步驟：

(1)稱取重量份數為50～70份的預乾燥的苯乙烯接枝聚酯多元醇、20～40份的二異氰酸酯加入到反應容器中，在不斷攪拌下升溫至80℃，抽真空反應；

(2)解除真空，在反應容器中加入5～15份的預乾燥的擴鏈劑，快速攪拌，物料溫度逐漸上升到120℃，粘度明顯增加，停止攪拌，倒入聚四氟乙烯盤中，熟化，冷卻後粉碎得到改性的熱塑性聚氨酯彈性體。

所述的步驟(1)中反應時間為2～4h，攪拌速度為200～300r/min；所述的步驟(2)中熟化的溫度為110～140℃，時間為9～13h。

本發明的目的在於克服現有技術的不足，具有以下優點：

1.利用苯乙烯接枝改性的聚酯多元醇製備改性熱塑性聚氨酯彈性體，在熱塑性聚氨酯彈性體中增加了剛性基團，改善了熱塑性聚氨酯彈性體硬度及強度等物理機械性能；

2.克服了利用材料共混法改善熱塑性聚氨酯彈性體的不足，在不摻雜相容劑的情況下得到改性熱塑性聚氨酯彈性體。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明。

以下實施例中所用的接枝聚酯多元醇是一種苯乙烯單體在聚酯多元醇介質中聚合得到的苯乙烯接枝聚酯多元醇，分子量為2000，苯乙烯的接枝率為30％。

以下實施例中苯乙烯接枝聚酯多元醇乾燥的條件為：在110～120℃條件下真空脫水3-5h。

以下實施例中擴鏈劑的乾燥的條件為：在100～110℃條件下真空脫水3～5h。

實施例1

改性熱塑性聚氨酯彈性體，由包括以下重量份數的原料製成：

苯乙烯接枝聚酯多元醇70.0份；

二苯基甲烷二異氰酸酯mdi24.4份；

丁二醇5.6份。

改性熱塑性聚氨酯彈性體的製備方法，包括以下步驟：

(1)將苯乙烯接枝聚酯多元醇和丁二醇分別在120℃和100℃下真空脫水3-5h；

(2)稱取重量份數為70份的乾燥過的苯乙烯接枝改性聚酯二醇、24.4份的二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應容器中，在260r/min攪拌速度下升溫至80℃，抽真空反應2h；

(3)解除真空，在反應容器中加入5.6份的乾燥過的擴鏈劑丁二醇，快速攪拌，物料溫度逐漸上升到120℃，粘度明顯增加，停止攪拌，倒入聚四氟乙烯盤中，在110～140℃下熟化9-13h，冷卻後粉碎得到改性的熱塑性聚氨酯彈性體。所得到的彈性體顆粒通過注塑轉化為測試樣品，測其力學性能，硬度按照astmd2240進行測定，拉伸強度按照astmd412進行測定，撕裂強度按照astmd624進行測定，性能測試結果見表1。

實施例2

改性熱塑性聚氨酯，由包括以下重量百分比的原料製成：

苯乙烯接枝聚酯多元醇60.0份；

二苯基甲烷二異氰酸酯mdi31.6份；

丁二醇8.4份。

改性熱塑性聚氨酯彈性體的製備方法，包括以下步驟：

(1)將苯乙烯接枝聚酯多元醇和丁二醇分別在120℃和100℃下真空脫水3-5h；

(2)稱取重量百分比為60份的乾燥過的苯乙烯接枝聚酯多元醇、31.6份的二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應容器中，在260r/min攪拌速度下升溫至80℃，抽真空反應2h；

(3)解除真空，在反應容器中加入8.4份的乾燥過的擴鏈劑丁二醇，快速攪拌，物料溫度逐漸上升到120℃，粘度明顯增加，停止攪拌，倒入聚四氟乙烯盤中，在110～140℃下熟化9-13h，冷卻後粉碎得到改性的熱塑性聚氨酯彈性體。所得到的彈性體顆粒通過注塑轉化為測試樣品，測其力學性能，硬度按照astmd2240進行測定，拉伸強度按照astmd412進行測定，撕裂強度按照astmd624進行測定，性能測試結果見表1。

實施例3

改性熱塑性聚氨酯，由包括以下重量百分比的原料製成：

苯乙烯接枝聚酯多元醇50.0

二苯基甲烷二異氰酸酯mdi38.7

丁二醇11.3

改性熱塑性聚氨酯彈性體的製備方法，包括以下步驟：

(1)將苯乙烯接枝聚酯多元醇和丁二醇分別在120℃和100℃下真空脫水3-5h；

(2)稱取重量百分比為50份的乾燥過的苯乙烯接枝聚酯多元醇、38.7％的二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應容器中，在260r/min攪拌速度下升溫至80℃，抽真空反應2h；

(3)解除真空，在反應容器中加入11.3份的乾燥過的擴鏈劑丁二醇，快速攪拌，物料溫度逐漸上升到120℃，粘度明顯增加，停止攪拌，倒入聚四氟乙烯盤中，在110～140℃下熟化9-13h，冷卻後粉碎得到改性的熱塑性聚氨酯彈性體。所得到的彈性體顆粒通過注塑轉化為測試樣品，測其力學性能，硬度按照astmd2240進行測定，拉伸強度按照astmd412進行測定，撕裂強度按照astmd624進行測定，性能測試結果見表1。

表1改性熱塑性聚氨酯的物理性能

以上所述僅為本發明構思的基本說明，上述有關實施例的描述是為便於技術人員能理解和應用本發明。本發明不限於所述的實施例，本領域技術人員依據本發明的實施例及構思所作的任何等效變換或簡單修改，均應屬於本發明的保護範圍之內。