一種熱塑性聚氨酯彈性體的生產工藝和使用方法
2023-06-14 04:33:16 2
一種熱塑性聚氨酯彈性體的生產工藝和使用方法
【專利摘要】本發明提供一種熱塑性聚氨酯彈性體組合物的生產工藝和使用方法。該產品主要特點是具有較高的柔韌型，耐低溫、耐水解、阻燃性能及電絕緣性能，並具有較高的機械性能，廣泛應用於航空航天、汽車製造、機電設備、傳動設備、紡織纖維、膠粘劑、水下電纜、密封部件等；根據市場需求本發明詳述了材料的配方、生產工藝及使用方法，尤其是材料的綜合性能及材料硬度指標50±5邵氏A，是熱塑性彈性體（TPU）新的突破。
【專利說明】一種熱塑性聚氨酯彈性體的生產工藝和使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化工新材料，及其製備方法和使用領域，尤其是甲組份和乙組份的合成其摩爾量配比是關鍵，不同的配比其產品的綜合性能各異。
【背景技術】
[0002]我國經濟的快速發展，一是能源是基礎，二是化工原料做為基礎工業發展的中間體不可缺少，而且需要下遊產品應用廣泛，性能優異穩定，儲運方便，清潔，環保的化工基礎原料。美國、德國、日本在七十年代，對基礎化工原料就投入巨資研究開發，並將研究成果應用於航空航天、機電設備、石油化工、礦山尤其是傳動設備及汽車製造領域，在上述領域，美、日、德領先世界各國前矛，為世界的科技與經濟發展做出了貢獻。
[0003]如今中國需求發展，世界經濟發展也離不開中國經濟的發展，在此背景下，我們開發了由液態化工原料，經過化學終端反應，達到性能優異，穩定，清潔環境，儲運，應用方便，快捷的熱塑性聚氨酯彈性體膠粒即TPU ；TPU佔世界聚氨酯彈性體總量的25%左右，而且逐年遞增，2000年全球總量100萬噸的壓制彈性體中TPU約22萬噸，TPU是嵌段聚合物，靠分子間的氫鍵形成物理交聯，具有較高的物理強度，熱塑性聚氨酯可由本體熔化法聚合或溶液法聚合，商品TPU通常是粒狀，可再加工性好，可採用熱塑性塑料加工方法，如:擠出、注塑、壓延、吹塑、模壓等，將TPU顆粒在較高溫度塑化成型，製成各種形狀的製品或複合製品，其中以擠壓成型或注塑成型應用的最多，TPU主要用途有:航空航天、機電設備、汽車部件、膠輥、膠墊、電線電纜、軟管、薄膜及彈性纖維、合成革樹脂及膠粘劑等。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明 所需要解決的技術問題是針對熱塑性彈性體的不足，提供一種改進的熱塑性聚氨酯彈性體的組合物，該組合物可製備硬度在50±5邵氏A的熱塑性聚氨酯彈性體膠粒TPU，其性能優異具有良好的柔韌性、耐磨性、耐低溫、耐水解等。本發明詳述熱塑性聚氨酯彈性體組合物的基本配方，熱塑性聚氨酯彈性體膠粒的生產工藝及熱塑性聚氨酯彈性體膠粒的使用方法。
[0005]技術方案:
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案如下:
一種熱塑性聚氨酯彈性體組合物，該組合物分甲、乙兩組份分別包裝備用。甲組份按質量份數計，由以下組份組成:聚醚多元醇50—100份；擴鏈交聯劑5 — 30份；增強劑0 — 30份；穩定劑0—6份；消泡劑0—20份；阻燃劑0—5份；防靜電、耐低溫、耐水解劑0—30份；填料0—100份。
[0006]乙組份為異氰酸酯或是複合異氰酸酯或其預聚物，且甲組份與乙組份的質量比為5:1-1:1.上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中聚醚多元醇為聚氧化丙烯二元醇、聚氧化丙烯多元醇；氧化丙烯與氧化乙烯共聚物；聚合物多元醇等。[0007]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其交聯擴鏈劑為:乙二醇、1，4 一丁二醇、蓖麻油、EL— 303 等。
[0008]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中穩定劑是將抗氧劑和紫外線吸收劑複合加入，其抗氧劑為:防老劑一 264，抗氧劑一 1010，紫外線吸收劑為UV — 327，UV — 531，將抗氧劑1010和紫外線吸收劑UV — 327，複合加入TPU組合物中，添加量為1% — 3%，經老化實驗，其耐老化效果特別顯著，優選。
[0009]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中，防靜電、耐低溫、耐水解劑為精製蓖麻油，其加入量為0 — 30份，優選3 —10份；其性能也能起交聯擴鏈作用。
[0010]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中阻燃劑為反應型阻燃劑，如:二乙二醇磷酸酯；三(聚氧化烯烴)磷酸酯；三(聚氧化烯烴)亞磷酸酯；優選二乙二醇磷酸酯。
[0011]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中增強劑選用了接枝聚醚多元醇也稱聚合物多元醇 EL — 920、EL — 943、EL — 945、加入量 0 — 30 份。
[0012]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中填料為碳酸鈣、二氧化矽等，填料加入量為0 —100份，粒度為180—1200目。
[0013]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中消泡劑為矽烷類消泡劑或CaO加入量0—20份。
[0014]上述熱塑性聚氨酯彈性體組合物，其中乙組份中異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯或複合異氰酸酯，優選異佛爾酮二異氰酸酯，其加入量應大於複合異氰酸酯50%，產品綜合性能特別優異。
[0015]製備上述TPU組合物的方法 ，包括以下步驟:
1、聚醚TPU甲組份製備方法:首先，按設計配比將計量好的所有經處理合格的甲組份一併加入釜內攪拌升溫，當釜溫升至100°C時，開始抽真空，餘壓為400— 667PA (真空表接近0.098Mpa), 120°C保溫抽真空I一3小時，分析水分≤0.05%,降溫出料，包裝後備用。
[0016]2、在70°C——100°C下，首先將異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)溶化與甲苯二異氰酸酯(TDI)按設計配比製成複合異氰酸酯，其配比為IPD1:TDI=1:1—2:1*IPDI與聚醚多元醇製成預聚體，NC0%值設定在3% — 50%之內，做為乙組份備用。
[0017]上述聚醚多元醇分子量為200—6000，可優選二元醇或多元醇，據TPU的綜合性能及綜合成本設定選用。一般選用二元醇，分子量在400—3000之間，本發明選用二元醇及多元醇並用，分子量在500— 6000之間，優選分子量在1000— 5000之間，即降低了成本，拉伸強度與撕裂強度又得到了提高。
[0018]製備熱塑性聚氨酯彈性體膠粒生產工藝及方法如下:
首先，設備選擇:
選擇合適的燒注機一臺、熟化爐一臺、切割粉碎造粒機一臺、託盤n個、傳送設備一臺、乾燥機一臺；由於雙螺杆擠出機價格昂貴，國產設備連續穩定性不夠，故不詳述。
[0019]然後，將甲、乙兩組份分別加入澆注機貯罐中，攪拌升溫，甲組份溫度控制在80—Iio0C,乙組份溫度控制在80— 100°C，真空脫泡，設定計量，混合澆注已備好的託盤中，經傳送設備送入100°C—130°C熟化爐內，經I一3小時熟化，冷卻至常溫，膠塊脫盤，送入粉碎造粒機中切割造粒，最後烘乾處理，檢驗測 試、包裝即為TPU膠粒。
【權利要求】
1.一種熱塑性聚氨酯彈性體，該組合物為了便於後續生產分甲、乙兩組份，甲組份--聚醚多元醇50—100份，交聯擴鏈劑5 — 30份，增強劑0 — 30份，穩定劑0 — 6份，阻燃劑0—5份，防靜電、耐低溫、耐水解劑0—30份，填料0—100份，消泡劑0—20份；乙組份為:異氰酸酯、複合異氰酸酯或其預聚物；且甲組份與乙組份的質量比為5:1-1:1.
2.根據權利要求1所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特點在於所述的聚醚多元醇為聚氧化丙稀二元醇、聚氧化丙稀多元醇、氧化丙稀與氧化乙烯共聚物、聚合物多元醇等。
3.根據專利要求I所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特徵在於所述的異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)。
4.根據權利了要求I所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特徵所述的擴鏈交聯劑為小分子量二兀醇、或小分子量多兀醇類。
5.根據權利要求1所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特徵在所述的防靜電、耐低溫、耐水解劑是一種平均官能度為2.7，羥值為163mgkoH/g，植物種子榨取的蓖麻油。
6.根據權利要求1所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特徵在於所述的穩定劑，是將抗氧化劑和紫外線吸收劑複合加入。
7.根據權利要求1所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體生產工藝，其特徵在於該方法採用如下步驟製備: (1)按設計配比將計量的聚醚多元醇，交聯擴鏈劑、增強劑、穩定劑、消泡劑、阻燃劑、防靜電、耐低溫耐水解劑等助劑一併加入釜內，攪拌升溫，真空脫水，水分合格後，包裝作為甲組份備用； (2)在一定溫度下，將定量的異氰酸酯，包括異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)按配比熔化包裝備用或其預聚物作為乙組份備用。
8.根據權利要求1所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體的合成需採用澆注機一臺，其特點是配比精確，計量穩定，升溫準確可靠，混合均勻，不產生氣泡，特殊結構的高速混合頭，將甲乙混合物澆注到載於輸送帶上的預先塗好脫模劑的鋼盤或聚四氟乙烯盤中，經過100—130°C，熟化爐內熟化I一3h後，冷卻，從盤中取出然後造粒，經乾燥後包裝，既得一種熱塑性聚氨酯彈性體膠粒；或將高速混合物料，直接進入100°C左右的雙螺標擠出機中，經不同分段溫度區捏合及反應，由機頭擠出膠條，進行冷卻、造粒、烘乾、包裝。
9.根據權利要求8所述的一種熱塑性聚氨酯彈性體膠粒的使用方法如下: (1)可採用熱塑性塑料加工方法，如:擠出、注塑、壓延、吹塑、模壓等，將TPU顆粒在較高溫度塑化成型，製成各種形狀的製品； (2)也可將其作為改性劑，作為聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)等廉價的添加劑，製成相容的聚合物(合金)，即:TPU — PVC合金、TPU—P0M合金等； 用TPU改性PVC，可改善後者的耐磨性、柔韌性、抗衝擊性能、耐低溫、耐油性及粘附性倉泛; 用TPU改性P0M，同樣是增強POM柔韌性、耐磨性、抗衝擊性能及耐低溫等性能；加入適當的增塑劑，聚甲醛與TPU配比為60:40時，效果更好。
【文檔編號】C08L75/08GK103525080SQ201310491226
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月19日 優先權日:2013年10月19日
【發明者】盧鳳江, 李長吉, 盧宇 申請人:營口新坐標製造技術有限公司