一種熱塑性聚氨酯彈性體tpu的連續生產方法
2023-07-14 01:29:06 1
專利名稱：一種熱塑性聚氨酯彈性體tpu的連續生產方法
技術領域：
本發明涉及一種雙階式擠出機TPU連續生產方法，尤其是對TPU製備機械—螺杆擠出機的改進，屬於高分子聚合物製備工藝技術領域。
背景技術：
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一類加熱可以塑化，溶劑可以溶解的聚氨酯產品。它同時具有優良的物理機械性能和良好的加工性能，被廣泛應用於汽車部件、密封件、醫療用具、電纜、管材、消防水帶、鞋材等領域。
熱塑性聚氨酯彈性體能夠分步(例如通過預聚物計量加入工藝)，或通過全部組分在一個階段中的同時反應(例如通過一次性的計量加入工藝)來生成。
TPU可以連續地或不連續地製備。目前連續生產TPU的方法主要是雙螺杆法。該法是將原料計量、輸送、混合後，注入雙螺杆反應器中，在高溫下反應、擠出、水下連續造粒，再熟化後得到成品。由於反應在高溫高壓下進行，生成脲基甲酸酯的副反應和產生氣體的分解反應幾乎被完全抑制。雙螺杆反應擠出機具有自清洗作用，且該法生產能力大，產品性能穩定，特別適合大批量的生產。傳統的雙螺杆擠出機生產設備在具有前面所述優點的同時還有一些不足，主要有以下幾點1、這種擠出工藝比較簡單，混合和反應同時進行，但是以這種方式製得的產物的均勻性對於許多應用還不夠。2、物料在擠出機內的停留時間有限，使得一些助劑(尤其是無機固體助劑)還沒有完全與基體結合，達到比較好的相容性便被擠出機擠出，從而影響了助劑功能的發揮。3、雖然在傳統雙螺杆反應擠出機捏合次數可達7-15次/s，甚至更高，但是它對物料的剪切效率不足以完全防止硬節和凝膠粒子的產生，製得的產品在加工成型過程中會出現一些不熔物，從而不能滿足擠出成型方面的要求。
為了不斷提高TPU的品質，滿足多方面的需求，很多TPU生產企業都積極致力於生產工藝的改進方面。如德國拜爾公司在專利CN 1495210A中公布了一種熱塑性可加工聚氨酯彈性體多階段連續製備技術。該技術主要過程如下首先將部分原料加入到靜態混合器中混合，接著另外某些原料加入到由靜態混合器和管組成的反應器中反應，然後反應產物直接導入到雙螺杆擠出機的機筒1中繼續與加入到此處的剩餘組分反應。最終將全部物料擠出造粒製得成品TPU。該工藝較傳統的雙螺杆工藝能夠製備組成更加複雜的TPU，製得的產品性能能夠滿足一些特殊需要，但該方法設備工藝比較複雜，給實際生產控制方面提出了更高的要求。
美國專利5795948公開了一種在兩個聯合操作的反應器中、高溫下製造TPU的連續方法。該方法屬於多步驟工藝，其中第一步，多元醇與二異氰酸酯混合。在第二步中，一種異氰酸酯封端的預聚物在反應器中大於100℃的溫度下生成。在第三步中該預聚物與分子量介於62-500的擴鏈劑二醇混合。第四步，反應在第二反應器中在高剪切作用下完成。文中特別提到採用攪拌管反應器與雙螺杆擠出機的組合作為反應器。然而，採用文中所述的方法得到的產品性能低下，不均一。另外，此法的熔體中還常常出現一些不熔物。
一些擠出機生產廠商也不斷推出新型擠出機。如烏魯木齊匯源科技開發有限公司在專利[CN 2837044Y]中公開了一種高分子材料專用合成機，這種合成機包含三階呈Z型排列的擠出機，物料在每一階中的停留時間較短，但在三階中的停留時間長，從而有利於物料的混合、反應。該擠出機設計思路新穎，但是它是專門針對雲母合成工程材料而設計的，對於TPU的生產來說，這種設備設計複雜，價格昂貴，而且日常維護也比較繁瑣。
發明內容
本發明的目的在於解決上述已有技術存在的不足之處，針對TPU生產的實際問題，提供一種應用雙階式擠出機，物料停留時間能夠調節，物料反應更加充分，均勻程度令人滿意，擴大產品應用範圍的熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法。
本發明對傳統擠出機進行了改進，將兩個獨立的擠出機用連接器連接起來，每個擠出機機段的溫度、轉速、扭矩等參數不受影響，仍由原來各自的主機獨立控制，經過連接器串連，不僅螺杆擠出機的有效長度增加了，而且使得物料在螺杆反應器的停留時間較傳統擠出機能夠調節，物料反應更加充分，不同反應程度的物料之間可以進一步混合，使得最終產品無論反應程度，還是均勻程度都達到令人滿意程度，擴大了TPU的應用範圍。
另一方面，將兩個獨立擠出機用連接器連接起來，加料口可以有更多選擇。可以根據化學反應自身規律，沿螺杆的軸向將物料按合適的方式分步加入，控制化學反應按預定的順序和方向進行，尤其可以根據助劑的特性選擇合適的加料口加入到螺杆反應器體系，從而使得助劑的作用更好的實現。
另外，本發明的設備工藝相對簡單，兩個獨立操作的板塊分別控制兩個擠出機機段，使得雙階式擠出機本身較單獨的擠出機工藝沒有複雜化，而功能卻強大的多。例如每個擠出機機段獨立的加熱和冷卻功能使得我們可以根據化學反應本身的特點和規律精確控制反應溫度，保證物料在不同階段對溫度不同的要求，而且兩段螺杆的溫度互不幹擾，因此可提高熱能利用效率。
在本專利中，擠出機機段與擠出機可以互用。例如，第一個擠出機有時候稱作第一擠出機機段，第二擠出機機段可以稱作第二擠出機機段。
最後，由於兩個擠出機是獨立的模塊，互不影響，僅依靠連接器連接，使螺杆的拆卸較簡單，從而使設備的保養、維護能夠很方便的進行。
適合於本發明的TPU可以是任何類型的，如聚酯型TPU，聚醚型TPU，聚碳酸酯型TPU等類型。
本發明一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特殊之處在於使用雙階式擠出機讓多元醇、擴鏈劑與多異氰酸酯進行反應來製備熱塑性聚氨酯彈性體，該雙階式擠出機是由連接器連接的兩個擠出機；一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，還包括催化劑。
其中多元醇選自聚酯多元醇，聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇中的一種或兩種；多異氰酸酯選自芳香族多異氰酸酯、脂肪族多異氰酸酯或脂環族多異氰酸酯；以上兩個擠出機機段可獨立控制，互不影響，其中至少一個擠出機機段是雙螺杆擠出機；兩個擠出機機段各自的雙螺杆可以是同向型、異向型、嚙合型、非嚙合型等類型中的任意一種；兩個擠出機機段的螺杆類型是相同的，或不相同的；兩個擠出機機段的螺杆類型都是同向嚙合型雙螺杆；兩個擠出機機段可垂直或平行排列採用連接器連接；兩個擠出機機段同時具有加熱和/或冷卻功能；兩個擠出機機段共含有10-30個加熱區，其中擠出機機段1有5-15個加熱區，擠出機機段2有5-15個加熱區；或者其中擠出機機段1有5-10個加熱區，擠出機機段2有10-15個加熱區；由多元醇與多異氰酸酯反應連續生產熱塑性聚氨酯彈性體TPU的方法，生產裝置包括順序連接的澆注機、雙階式擠出機、水下造粒機和乾燥機，該雙階式擠出機是由連接器連接的兩個擠出機；連續生產熱塑性聚氨酯彈性體或連續生產熱塑性聚氨酯彈性體粒料的方法，使用以上生產裝置，將作為反應原料的多元醇和擴鏈劑與多異氰酸酯由澆注機在雙階式擠出機的擠出機機段1的第一個加熱區注入反應體系中；本發明中所述的雙階式擠出機TPU連續生產方法，工藝步驟如下A、將原料組分按比例計量的由澆注機澆注到雙階式擠出機的擠出機機段1的第一加熱區，調節轉速使物料進一步混合均勻；B、然後初步反應的物料通過連接器進入擠出機機段2，並在擠出機機段2中充分反應得到較高分子量，同時還伴隨不同反應程度物料的均化；C、通過水下造粒機製備成顆粒，經乾燥熟化處理，最終製得成品TPU顆粒。
其中擠出機機段2的最後一個加熱區直接與水下造粒機連接，一步法製備出成品顆粒；某些助劑可在連接器處加入到反應體系。
本發明一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，應用雙階式擠出機，使得螺杆的有效長度增加，物料停留時間能夠調節，物料反應更加充分，均勻程度令人滿意，擴大了產品的應用範圍，能有效的消除凝膠化現象，製造的TPU顆粒或粒料非常均一，具有非常好的物理機械性能，可用於注塑製品和擠出成型製品中。
五具體實施例方式
本發明將通過下面的實施實例進一步說明，但不限於此。
雙階式擠出機設計如下螺杆擠出機多種多樣，分類方法也較多。根據螺杆的數目可以分為單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機、多螺杆擠出機等；根據螺杆轉速可分為普通擠出機、高速擠出機、超高速擠出機等；根據功能分為排氣式擠出機、混煉擠出機、兩段式擠出機和超高分子量聚合物擠出機等。雙螺杆擠出機根據螺杆的相對位置分為嚙合型和非嚙合型，在嚙合型雙螺杆擠出機中根據嚙合的程度又可分為部分嚙合型和完全嚙合型；按照兩根螺杆的轉向分為同向旋轉和異向旋轉，而異向旋轉雙螺杆擠出機又可分為內異向旋轉和外異向旋轉兩種；按照螺杆軸線是否平行又分為平行雙螺杆擠出機和錐形雙螺杆擠出機。
不同類型的擠出機功能特點各不相同。雙螺杆擠出機與單螺杆擠出機相比，物料在雙螺杆擠出機中停留時間短，塑化、混合效果優良；排氣、自潔性能良好；比功率消耗低。對非嚙合型雙螺杆擠出機而言，由於兩螺杆不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，所以存在較大的漏流；由於兩螺杆的螺稜的相對位置是錯開的，物料從壓力較高的螺杆推力面向另一螺杆壓力較低的拖曳面流動，所有這些流動形式都增加了對物料的混煉和剪切作用。嚙合型同向旋轉的兩根螺杆完全相同，物料在嚙合處的速度改變以及在嚙合區有較大的相對速度非常有利於物料的混合和均化。由於嚙合區間隙很小，嚙合處螺紋和螺槽的速度方向相反，因此，嚙合區具有很高的剪切速度和很好的自潔作用(能刮去黏附在螺杆上的任何積料，從而使物料的停留時間很短)。嚙合型異向旋轉雙螺杆擠出機中，兩根螺杆是對稱的，物料通過兩螺杆之間的徑向間隙時受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此物料的塑化比較好，同時由於兩螺杆的徑向間隙比較小，因此有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉的雙螺杆差些。異向雙螺杆擠出機具有對物料強制輸送推進作用、輸送效率高、分散混合作用好、剪切作用小及能量利用率高等一系列優點。
首先，對於在聚合物的製造加工過程中帶有化學反應的TPU的生產來說應選擇反應型螺杆擠出機，因此需滿足以下幾點1)為了確保足夠的聚合反應時間，在反應擠出機內應有較長的停留時間；2)停留時間的分布窄，螺杆應有自潔功能；3)在螺杆內應高度混合，使物料移動，組成、溫度保持均勻一致；4)應具有較高脫揮功能，以保證在螺杆內未反應和副反應的低分子產物濃度始終達到最低的允許濃度；5)反應-擠出機應有較強的熱交換能力，使反應熱與剪切熱及時散發。
其次，TPU的生產屬於逐步聚合過程。在逐步聚合反應中聚合物的相對分子質量的增長比較緩慢，聚合物的相對分子質量隨著時間(轉化率)的增加而逐漸增大。反應初期，聚合物的相對分子質量遠未達到使用要對求的相對分子質量(大約為5000-10000)時單體就消失了，這是逐步聚合的特徵。對於大多數逐步聚合反應來說，當聚合物鏈平均含有10個單體單元時，反應體系中剩餘的單體已不到初始單體的1％。可見，停留時間對TPU的聚合反應過程及產品性能有著重要的影響，因此必須保證一定的停留時間，但停留時間又不能過長。
我們的發明思路也是圍繞著TPU實際生產的特點來進行的。
首先，單螺杆和雙螺杆擠出機均可用於反應擠出。考慮到反應開始物料的混合程度對反應結果影響重大，而雙階式擠出機的第一擠出機機段主要起著混合物料使物料初步反應的作用，因此我們雙階式擠出機的第一擠出機機段最佳選擇是雙螺杆擠出機；同向緊密嚙合型雙螺杆擠出機對物料的混合來說效果最好，而雙階式擠出機的第一擠出機機段主要起混合原料使其初步反應的作用，優先選擇同向緊密嚙合型雙螺杆擠出機做為第一擠出機機段。
其次，雙階式擠出機的第二擠出機機段所起的作用主要是保證由第一擠出機機段輸送過來的初步反應的物料進一步完全反應，同時均化不同反應程度的物料，並直接將聚合物熔體進行水下造粒，所以雙階式擠出機第二擠出機機段最佳選擇也是雙螺杆擠出機；在這個階段，對物料的混合程度不在像第一擠出機機段那樣苛刻，但是TPU的生產要求停留時間比較長而且分布比較窄，因此我們優先考慮緊密嚙合型雙螺杆擠出機。同向型和異向型緊密嚙合雙螺杆擠出機均適合於TPU的實際生產需要，綜合產能以及日常維護方面考慮，我們優先選擇了同向型緊密嚙合雙螺杆擠出機。
第三，考慮到TPU生產對停留時間的要求，每個螺杆擠出機單獨的長度都相對較短，但兩個較短的擠出機結合以後的有效長度則比較長。同時，考慮到停留時間過長會引起產品降解這一不利因素。因此，設計雙階式擠出機的第一擠出機機段有5-15個加熱區，最佳選擇為8個加熱區；第二擠出機機段有5-15個加熱區，最佳選擇為13個加熱區。
第四，雙階式擠出機的第一擠出機機段主要是混合物料使物料初步反應，實際物料在此階段反應程度較低，分子量還未達到需要的數值。因此此段控制溫度主要是為了滿足物料混合併初步反應的需要。根據TPU自身的反應特點，控制溫度要保證物料在充分混合的同時能夠引發反應，因此，第一擠出機機段第一加熱區溫度較低90℃左右。由於TPU為放熱反應，所以後面幾個加熱區的溫度達到170℃左右。
第五，熔體直接造粒後經乾燥機乾燥，然後送熟化系統熟化得到成品TPU顆粒。造粒及乾燥熟化的工藝參數與本領域中其它生產方法的工藝參數設置原則一致。
雙階式擠出機的第二擠出機機段要保證物料充分反應達到需要的分子量，同時還要使達到要求的聚合物分子處於熔融狀態，以便直接進行水下造粒。因此，第二擠出機機段的溫度控制要沿螺杆的軸向變化。
本發明的TPU數均分子量約為幾萬到十幾萬。
對於生產聚酯型TPU來說，聚酯多元醇的數均分子量約為500至約10000，優選700至約4000。該聚酯多元醇的酸值通常小於1.3，優選小於0.8。該聚酯多元醇更優選為線形聚酯多元醇。該聚酯多元醇是通過(1)一種或多種二元醇與一種或多種的二羧酸或酸酐的酯化反應，或(2)酯交換反應，即一種或多種二元醇與二羧酸的酯的反應來生產的。適宜的二羧酸包括脂肪族的、脂環族的和芳香族的二羧酸。可以使用一種二羧酸或二羧酸的組合。通常二羧酸的碳原子總數為4至15。適合的二羧酸可以是丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二雙酸、間苯二酸、對苯二酸和環己烷二羧酸等。也可以使用上述二羧酸的酸酐，如鄰苯二甲酸酐、對苯二甲酸酐等。適合的多元醇還包括各種內酯與二元醇反應得到的產物，如己內酯與二甘醇反應製備的聚己內酯多元醇。適合的二元醇可以是脂肪族的、芳香族的或其組合。二元醇通常含有總數為2至12個碳原子，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，4-環己烷二甲醇、1，10-癸二醇、1，12-十二雙醇等。
對於生產聚醚型TPU來說，低聚物多元醇為聚醚多元醇，是在含有活潑氫化合物作為起始劑和催化劑存在下由環氧化合物開環聚合製得的。通常環氧化合物含有2-6個碳原子，例如可以通過環氧乙烷與乙二醇反應形成的聚乙二醇、通過環氧丙烷與丙二醇反應而形成的聚丙二醇、通過環氧丙烷和環氧乙烷與丙二醇反應而形成的聚(丙二醇-乙二醇)、通過水與四氫呋喃反應而形成的聚丁二醇。其它適宜的聚醚多元醇包括烯化氧的聚醯胺型聚醚多元醇。本發明還可以使用共聚聚醚。典型的共聚聚醚包括四氫呋喃與環氧乙烷或四氫呋喃與環氧丙烷的反應產物。通常聚醚多元醇數均分子量為約500至約10000，優選約700至約3000。
聚碳酸酯型聚氨酯彈性體所用聚碳酸酯多元醇可由碳酸酯和二元醇反應製備。聚碳酸酯多元醇的數均分子量通常為500至10000，優選500至2500。
適宜的擴鏈劑是含有約2至約10個碳原子的較低級脂肪族的或短鏈的二元醇。該擴鏈劑更優選地選自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1，4-丁二醇(BDO)、1，6-己二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，4-環己烷二甲醇氫醌二-(羥乙基)醚或新戊二醇中的一種或多種。其中，1，4-丁二醇是優選的擴鏈劑。
適合於本發明的二異氰酸酯包括芳香族二異氰酸酯，如4，4』-亞甲基雙(異氰酸苯酯)(MDI)(或稱作二苯基甲烷二異氰酸酯)；間-苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、亞苯基-1，4-二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯、二苯甲烷-3，3』-二甲氧基-4，4』-二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯(TDI)；以及脂肪族/脂環族二異氰酸酯，如異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)、1，4-環己基-二異氰酸酯(CHDI)、癸烷-1，10-二異氰酸酯和二環己基甲烷-4』，4-二異氰酸酯。
聚氨酯彈性體的生產還需要添加催化劑。我們可以採用在本領域及文獻中通常使用或已知可催化異氰酸酯與含有活潑氫的化合物的反應的任何一種催化劑。這樣的催化劑包括鉍、錫、鐵、銻、鈷、釷、鋁、鋅、鎳、鈰、鉬、釩、銅、錳、和鋯的有機和無機酸的鹽及有機金屬衍生物，以及膦和有機叔胺。優選地，本發明使用的催化劑選自有機錫催化劑或有機叔胺催化劑。代表性的有機錫催化劑包括辛酸亞錫、二辛酸二丁錫或二月桂酸二丁錫等。代表性的有機叔胺催化劑包括三乙胺、三亞乙基二胺、N，N，N』，N』-四甲基乙二胺、N，N，N』，N』-四乙基乙二胺、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N，N，N，N』-四甲基胍、N，N，N』，N』-四甲基-1，3-丁二胺、N，N-二甲基乙醇胺或N，N-二乙基乙醇胺等。
催化劑一般與多元醇混合之後作為反應原料加入擠出機機段(1)中。
實施例1、聚酯型TPU 1570A的生產將存儲於機械罐內的聚酯型多元醇，二異氰酸酯MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)(儲存溫度43℃)，擴鏈劑BDO(1，4-丁二醇)(儲存溫度60℃)，通過博雷澆注機澆注到雙階式擠出機的第一擠出機機段，混合頭轉速為3600RPM，控制第一擠出機機段第一加熱區溫度為90℃，其餘幾個加熱區溫度為170℃±5℃螺杆轉速控制為40Hz。完全混合併初步反應的物料被輸送至雙階式擠出機第二擠出機機段，第二擠出機機段控制溫度依次為180±5℃，180±5℃，175±5℃，170±5℃，170±5℃，170±5℃，170±5℃，175±5℃，170±5℃，175±5℃，180±5℃，180±5℃，185±5℃。螺杆控制轉速為220RPM，造粒速度為7。產品經乾燥，熟化後製得成品。
實施例2、聚醚型TPU 8180A的生產將存儲於機械罐內的聚醚型多元醇PTMG(聚氧四亞甲基二醇，數均分子量1000)存儲溫度90℃，二異氰酸酯MDI存儲溫度43℃，擴鏈劑BDO存儲溫度60℃，通過博雷澆注機澆注到雙階式擠出機的第一擠出機機段，混合頭轉速為3600RPM，控制第一擠出機機段第一加熱區溫度為95℃，其餘幾個加熱區溫度為180±5℃，螺杆轉速控制為45Hz。完全混合併初步反應的物料被輸送至雙階式擠出機第二擠出機機段，第二擠出機機段控制溫度依次為180±5℃，180±5℃，175±5℃，170±5℃，170±5℃，170±5℃，170±5℃，175±5℃，170±5℃，175±5℃，180±5℃，180±5℃，185±5℃。螺杆控制轉速為220±20RPM，造粒速度為7。產品經乾燥，熟化後製得成品。
我們用帶粘度檢測器的凝膠色譜檢測了成品TPU顆粒的分子量及其分子量分布(標樣為單分散聚苯乙烯，溶劑為DMF，溫度為100℃，流速為1.0mL/min，進樣量為210μL，採用普適校正法校正)。
表1、GPCV結果
以上表中的「g』」為支化因子，「K」和「Alph」是Mark-Houwink方程[η]＝K[M]α中的兩個常數，其值取決於高分子及溶劑的性質以及溫度、分子量範圍等因素。直接經造粒乾燥後的顆粒取樣做GPCV測試，1570A116為實施實例1所得產品，8180A為實施實例2所得產品。
由擠出機造粒乾燥後得到的顆粒在烘箱中100℃乾燥4小時後，用注塑機注塑成2.4×68×105mm的試片，採用ASTM D 412測試方法進行測試，結果見表2。
表2、產品物理性能結果
將非雙階式擠出機和雙階式擠出機生產的同一型號產品物性進行了對比，結果見表3。樣品製備方法及測試方法同上。
表3、非雙階式擠出機和雙階式擠出機生產的產品物性對比
由以上結果可以看出，採用雙階式擠出機生產技術能夠提高產品性能，擴大產品使用範圍。
在實施例中使用雙階式擠出機，其中作為第一擠出機機段的第一擠出機是同向嚙合型雙螺杆擠出機，作為第二擠出機機段的第二擠出機是同向嚙合型雙螺杆擠出機。第一擠出機機段機筒長度為2320mm、內直徑為71mm、螺杆長徑比L/D為32)有8個加熱區，第二擠出機機段機筒長度為3640mm、內直徑為71.3mm、螺杆長徑比L/D為52)有13個加熱區。連接器的直徑為50mm，長度為360mm。
權利要求
1.一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於使用雙階式擠出機讓多元醇、擴鏈劑與多異氰酸酯進行反應來製備熱塑性聚氨酯彈性體，該雙階式擠出機是由連接器連接兩個擠出機。
2.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於包括催化劑。
3.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述擠出機機段為可獨立控制，互不影響的擠出機，其中至少一個擠出機機段是雙螺杆擠出機。
4.按照權利要求3所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段均為雙螺杆擠出機。
5.按照權利要求4所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段各自的雙螺杆是同向型、異向型、嚙合型、非嚙合型中的任意一種。
6.按照權利要求5所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段的螺杆類型是相同的或不相同的。
7.按照權利要求6所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段的螺杆類型都是同向嚙合型雙螺杆。
8.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段可垂直或平行排列採用連接器連接。
9.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述兩個擠出機機段同時為具有加熱和/或冷卻功能的擠出機。
10.按照權利要求9所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述其中兩個擠出機機段共含有10-30個加熱區。
11.按照權利要求10所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述擠出機機段(1)有5-15個加熱區，擠出機機段(2)有5-15個加熱區。
12.按照權利要求11所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述擠出機機段(1)有5-10個加熱區，擠出機機段(2)有10-15個加熱區。
13.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述其特徵在於助劑可在連接器處加入到反應體系。
14.按照權利要求1所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於，所用的裝置包括順序連接的澆注機、雙階式擠出機、水下造粒機和乾燥機，該雙階式擠出機是由連接器連接的兩個擠出機。
15.按照權利要求14所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於，將反應原料多元醇、擴鏈劑與多異氰酸酯由澆注機在雙階式擠出機的擠出機機段(1)的第一個加熱區注入反應體系中。
16.按照權利要求14所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於，步驟如下A、將原料組分按比例計量的由澆注機澆注到雙階式擠出機的擠出機機段(1)的第一加熱區，調節轉速使物料進一步混合均勻；B、初步反應的物料通過連接器進入擠出機機段(2)，並在擠出機機段(2)中充分反應得到較高分子量，同時還伴隨不同反應程度物料的均化；C、通過水下造粒機製備成顆粒，經乾燥機熟化處理，得成品TPU顆粒。
17.按照權利要求16所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於所述擠出機機段(2)的最後一個加熱區直接與水下造粒機連接，一步法製備出成品顆粒。
18.按照權利要求16所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於熱塑性聚氨酯彈性體TPU數均分子量約為幾萬到十幾萬。
19.按照權利要求18所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於TPU可以是聚酯型TPU或聚醚型TPU或聚碳酸酯型TPU；對於生產聚酯型TPU，聚酯多元醇的數均分子量約為500至約10000，該聚酯多元醇的酸值小於1.3，聚酯多元醇是通過(1)一種或多種二元醇與一種或多種的二羧酸或酸酐的酯化反應，或(2)酯交換反應，即一種或多種二元醇與二羧酸的酯的反應來生產的；對於生產聚醚型TPU，低聚物多元醇為聚醚多元醇，是在含有活潑氫化合物作為起始劑和催化劑存在下由環氧化合物開環聚合製得的，環氧化合物含有2-6個碳原子，聚醚多元醇數均分子量為約500至約10000；對於生產聚碳酸酯型TPU，所用聚碳酸酯多元醇由碳酸酯和二元醇反應製備，數均分子量通常為500至10000。
20.按照權利要求2所述一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於多元醇選自聚酯多元醇，聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇中的一種或兩種；擴鏈劑是含有約2至約10個碳原子的較低級脂肪族的或短鏈的二元醇；多異氰酸酯選自芳香族多異氰酸酯或脂肪族多異氰酸酯或脂環族多異氰酸酯；催化劑，採用可催化異氰酸酯與含有活潑氫的化合物的反應的任何一種催化劑。
全文摘要
本發明涉及一種雙階式擠出機TPU連續生產方法，尤其是對TPU製備機械－螺杆擠出機的改進，屬於高分子聚合物製備工藝技術領域。一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，其特徵在於使用雙階式擠出機讓多元醇、擴鏈劑與多異氰酸酯進行反應來製備熱塑性聚氨酯彈性體，該雙階式擠出機是由連接器連接兩個擠出機。本發明一種熱塑性聚氨酯彈性體TPU的連續生產方法，應用雙階式擠出機，使得螺杆的有效長度增加，物料停留時間能夠調節，物料反應更加充分，均勻程度令人滿意，擴大了產品的應用範圍，能有效的消除凝膠化現象，製造的TPU顆粒或粒料非常均一，具有非常好的物理機械性能，可用於注塑製品和擠出成型製品中。
文檔編號B29B9/02GK101020737SQ20071001335
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月1日 優先權日2007年3月1日
發明者王仁鴻, 傅桂華, 張生, 楊永清, 劉學棟, 趙瑋, 王東青, 王淑靜 申請人:煙臺萬華新材料科技有限公司