CN101020737A - 一种热塑性聚氨酯弹性体tpu的连续生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双阶式挤出机TPU连续生产方法，尤其是对TPU制备机械－螺杆挤出机的改进，属于高分子聚合物制备工艺技术领域。一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于使用双阶式挤出机让多元醇、扩链剂与多异氰酸酯进行反应来制备热塑性聚氨酯弹性体，该双阶式挤出机是由连接器连接两个挤出机。本发明一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，应用双阶式挤出机，使得螺杆的有效长度增加，物料停留时间能够调节，物料反应更加充分，均匀程度令人满意，扩大了产品的应用范围，能有效的消除凝胶化现象，制造的TPU颗粒或粒料非常均一，具有非常好的物理机械性能，可用于注塑制品和挤出成型制品中。

Description

一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法

一、技术领域

本发明涉及一种双阶式挤出机TPU连续生产方法，尤其是对TPU制备机械—螺杆挤出机的改进，属于高分子聚合物制备工艺技术领域。

二、背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化，溶剂可以溶解的聚氨酯产品。它同时具有优良的物理机械性能和良好的加工性能，被广泛应用于汽车部件、密封件、医疗用具、电缆、管材、消防水带、鞋材等领域。

热塑性聚氨酯弹性体能够分步(例如通过预聚物计量加入工艺)，或通过全部组分在一个阶段中的同时反应(例如通过一次性的计量加入工艺)来生成。

TPU可以连续地或不连续地制备。目前连续生产TPU的方法主要是双螺杆法。该法是将原料计量、输送、混合后，注入双螺杆反应器中，在高温下反应、挤出、水下连续造粒，再熟化后得到成品。由于反应在高温高压下进行，生成脲基甲酸酯的副反应和产生气体的分解反应几乎被完全抑制。双螺杆反应挤出机具有自清洗作用，且该法生产能力大，产品性能稳定，特别适合大批量的生产。传统的双螺杆挤出机生产设备在具有前面所述优点的同时还有一些不足，主要有以下几点：1、这种挤出工艺比较简单，混合和反应同时进行，但是以这种方式制得的产物的均匀性对于许多应用还不够。2、物料在挤出机内的停留时间有限，使得一些助剂(尤其是无机固体助剂)还没有完全与基体结合，达到比较好的相容性便被挤出机挤出，从而影响了助剂功能的发挥。3、虽然在传统双螺杆反应挤出机捏合次数可达7-15次/s，甚至更高，但是它对物料的剪切效率不足以完全防止硬节和凝胶粒子的产生，制得的产品在加工成型过程中会出现一些不熔物，从而不能满足挤出成型方面的要求。

为了不断提高TPU的品质，满足多方面的需求，很多TPU生产企业都积极致力于生产工艺的改进方面。如德国拜尔公司在专利CN 1495210A中公布了一种热塑性可加工聚氨酯弹性体多阶段连续制备技术。该技术主要过程如下：首先将部分原料加入到静态混合器中混合，接着另外某些原料加入到由静态混合器和管组成的反应器中反应，然后反应产物直接导入到双螺杆挤出机的机筒1中继续与加入到此处的剩余组分反应。最终将全部物料挤出造粒制得成品TPU。该工艺较传统的双螺杆工艺能够制备组成更加复杂的TPU，制得的产品性能能够满足一些特殊需要，但该方法设备工艺比较复杂，给实际生产控制方面提出了更高的要求。

美国专利5795948公开了一种在两个联合操作的反应器中、高温下制造TPU的连续方法。该方法属于多步骤工艺，其中第一步，多元醇与二异氰酸酯混合。在第二步中，一种异氰酸酯封端的预聚物在反应器中大于100℃的温度下生成。在第三步中该预聚物与分子量介于62-500的扩链剂二醇混合。第四步，反应在第二反应器中在高剪切作用下完成。文中特别提到采用搅拌管反应器与双螺杆挤出机的组合作为反应器。然而，采用文中所述的方法得到的产品性能低下，不均一。另外，此法的熔体中还常常出现一些不熔物。

一些挤出机生产厂商也不断推出新型挤出机。如乌鲁木齐汇源科技开发有限公司在专利[CN 2837044Y]中公开了一种高分子材料专用合成机，这种合成机包含三阶呈Z型排列的挤出机，物料在每一阶中的停留时间较短，但在三阶中的停留时间长，从而有利于物料的混合、反应。该挤出机设计思路新颖，但是它是专门针对云母合成工程材料而设计的，对于TPU的生产来说，这种设备设计复杂，价格昂贵，而且日常维护也比较繁琐。

三、发明内容

本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，针对TPU生产的实际问题，提供一种应用双阶式挤出机，物料停留时间能够调节，物料反应更加充分，均匀程度令人满意，扩大产品应用范围的热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法。

本发明对传统挤出机进行了改进，将两个独立的挤出机用连接器连接起来，每个挤出机机段的温度、转速、扭矩等参数不受影响，仍由原来各自的主机独立控制，经过连接器串连，不仅螺杆挤出机的有效长度增加了，而且使得物料在螺杆反应器的停留时间较传统挤出机能够调节，物料反应更加充分，不同反应程度的物料之间可以进一步混合，使得最终产品无论反应程度，还是均匀程度都达到令人满意程度，扩大了TPU的应用范围。

另一方面，将两个独立挤出机用连接器连接起来，加料口可以有更多选择。可以根据化学反应自身规律，沿螺杆的轴向将物料按合适的方式分步加入，控制化学反应按预定的顺序和方向进行，尤其可以根据助剂的特性选择合适的加料口加入到螺杆反应器体系，从而使得助剂的作用更好的实现。

另外，本发明的设备工艺相对简单，两个独立操作的板块分别控制两个挤出机机段，使得双阶式挤出机本身较单独的挤出机工艺没有复杂化，而功能却强大的多。例如每个挤出机机段独立的加热和冷却功能使得我们可以根据化学反应本身的特点和规律精确控制反应温度，保证物料在不同阶段对温度不同的要求，而且两段螺杆的温度互不干扰，因此可提高热能利用效率。

在本专利中，挤出机机段与挤出机可以互用。例如，第一个挤出机有时候称作第一挤出机机段，第二挤出机机段可以称作第二挤出机机段。

最后，由于两个挤出机是独立的模块，互不影响，仅依靠连接器连接，使螺杆的拆卸较简单，从而使设备的保养、维护能够很方便的进行。

适合于本发明的TPU可以是任何类型的，如聚酯型TPU，聚醚型TPU，聚碳酸酯型TPU等类型。

本发明一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特殊之处在于使用双阶式挤出机让多元醇、扩链剂与多异氰酸酯进行反应来制备热塑性聚氨酯弹性体，该双阶式挤出机是由连接器连接的两个挤出机；

一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，还包括催化剂。

其中多元醇选自聚酯多元醇，聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇中的一种或两种；多异氰酸酯选自芳香族多异氰酸酯、脂肪族多异氰酸酯或脂环族多异氰酸酯；

以上两个挤出机机段可独立控制，互不影响，其中至少一个挤出机机段是双螺杆挤出机；

两个挤出机机段各自的双螺杆可以是同向型、异向型、啮合型、非啮合型等类型中的任意一种；

两个挤出机机段的螺杆类型是相同的，或不相同的；

两个挤出机机段的螺杆类型都是同向啮合型双螺杆；

两个挤出机机段可垂直或平行排列采用连接器连接；

两个挤出机机段同时具有加热和/或冷却功能；

两个挤出机机段共含有10-30个加热区，其中挤出机机段1有5-15个加热区，挤出机机段2有5-15个加热区；或者其中挤出机机段1有5-10个加热区，挤出机机段2有10-15个加热区；

由多元醇与多异氰酸酯反应连续生产热塑性聚氨酯弹性体TPU的方法，生产装置包括顺序连接的浇注机、双阶式挤出机、水下造粒机和干燥机，该双阶式挤出机是由连接器连接的两个挤出机；

连续生产热塑性聚氨酯弹性体或连续生产热塑性聚氨酯弹性体粒料的方法，使用以上生产装置，将作为反应原料的多元醇和扩链剂与多异氰酸酯由浇注机在双阶式挤出机的挤出机机段1的第一个加热区注入反应体系中；

本发明中所述的双阶式挤出机TPU连续生产方法，工艺步骤如下

A、将原料组分按比例计量的由浇注机浇注到双阶式挤出机的挤出机机段1的第一加热区，调节转速使物料进一步混合均匀；

B、然后初步反应的物料通过连接器进入挤出机机段2，并在挤出机机段2中充分反应得到较高分子量，同时还伴随不同反应程度物料的均化；

C、通过水下造粒机制备成颗粒，经干燥熟化处理，最终制得成品TPU颗粒。

其中挤出机机段2的最后一个加热区直接与水下造粒机连接，一步法制备出成品颗粒；

某些助剂可在连接器处加入到反应体系。

本发明一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，应用双阶式挤出机，使得螺杆的有效长度增加，物料停留时间能够调节，物料反应更加充分，均匀程度令人满意，扩大了产品的应用范围，能有效的消除凝胶化现象，制造的TPU颗粒或粒料非常均一，具有非常好的物理机械性能，可用于注塑制品和挤出成型制品中。

五、具体实施方式

本发明将通过下面的实施实例进一步说明，但不限于此。

双阶式挤出机设计如下

螺杆挤出机多种多样，分类方法也较多。根据螺杆的数目可以分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机等；根据螺杆转速可分为普通挤出机、高速挤出机、超高速挤出机等；根据功能分为排气式挤出机、混炼挤出机、两段式挤出机和超高分子量聚合物挤出机等。双螺杆挤出机根据螺杆的相对位置分为啮合型和非啮合型，在啮合型双螺杆挤出机中根据啮合的程度又可分为部分啮合型和完全啮合型；按照两根螺杆的转向分为同向旋转和异向旋转，而异向旋转双螺杆挤出机又可分为内异向旋转和外异向旋转两种；按照螺杆轴线是否平行又分为平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机。

不同类型的挤出机功能特点各不相同。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，物料在双螺杆挤出机中停留时间短，塑化、混合效果优良；排气、自洁性能良好；比功率消耗低。对非啮合型双螺杆挤出机而言，由于两螺杆不啮合，它们之间的径向间隙很大，所以存在较大的漏流；由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的，物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆压力较低的拖曳面流动，所有这些流动形式都增加了对物料的混炼和剪切作用。啮合型同向旋转的两根螺杆完全相同，物料在啮合处的速度改变以及在啮合区有较大的相对速度非常有利于物料的混合和均化。由于啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺槽的速度方向相反，因此，啮合区具有很高的剪切速度和很好的自洁作用(能刮去黏附在螺杆上的任何积料，从而使物料的停留时间很短)。啮合型异向旋转双螺杆挤出机中，两根螺杆是对称的，物料通过两螺杆之间的径向间隙时受到强烈的剪切、搅拌和压延作用，因此物料的塑化比较好，同时由于两螺杆的径向间隙比较小，因此有一定的自洁性能，但自洁性比同向旋转的双螺杆差些。异向双螺杆挤出机具有对物料强制输送推进作用、输送效率高、分散混合作用好、剪切作用小及能量利用率高等一系列优点。

首先，对于在聚合物的制造加工过程中带有化学反应的TPU的生产来说应选择反应型螺杆挤出机，因此需满足以下几点：1)为了确保足够的聚合反应时间，在反应挤出机内应有较长的停留时间；2)停留时间的分布窄，螺杆应有自洁功能；3)在螺杆内应高度混合，使物料移动，组成、温度保持均匀一致；4)应具有较高脱挥功能，以保证在螺杆内未反应和副反应的低分子产物浓度始终达到最低的允许浓度；5)反应-挤出机应有较强的热交换能力，使反应热与剪切热及时散发。

其次，TPU的生产属于逐步聚合过程。在逐步聚合反应中聚合物的相对分子质量的增长比较缓慢，聚合物的相对分子质量随着时间(转化率)的增加而逐渐增大。反应初期，聚合物的相对分子质量远未达到使用要对求的相对分子质量(大约为5000-10000)时单体就消失了，这是逐步聚合的特征。对于大多数逐步聚合反应来说，当聚合物链平均含有10个单体单元时，反应体系中剩余的单体已不到初始单体的1％。可见，停留时间对TPU的聚合反应过程及产品性能有着重要的影响，因此必须保证一定的停留时间，但停留时间又不能过长。

我们的发明思路也是围绕着TPU实际生产的特点来进行的。

首先，单螺杆和双螺杆挤出机均可用于反应挤出。考虑到反应开始物料的混合程度对反应结果影响重大，而双阶式挤出机的第一挤出机机段主要起着混合物料使物料初步反应的作用，因此我们双阶式挤出机的第一挤出机机段最佳选择是双螺杆挤出机；同向紧密啮合型双螺杆挤出机对物料的混合来说效果最好，而双阶式挤出机的第一挤出机机段主要起混合原料使其初步反应的作用，优先选择同向紧密啮合型双螺杆挤出机做为第一挤出机机段。

其次，双阶式挤出机的第二挤出机机段所起的作用主要是保证由第一挤出机机段输送过来的初步反应的物料进一步完全反应，同时均化不同反应程度的物料，并直接将聚合物熔体进行水下造粒，所以双阶式挤出机第二挤出机机段最佳选择也是双螺杆挤出机；在这个阶段，对物料的混合程度不在像第一挤出机机段那样苛刻，但是TPU的生产要求停留时间比较长而且分布比较窄，因此我们优先考虑紧密啮合型双螺杆挤出机。同向型和异向型紧密啮合双螺杆挤出机均适合于TPU的实际生产需要，综合产能以及日常维护方面考虑，我们优先选择了同向型紧密啮合双螺杆挤出机。

第三，考虑到TPU生产对停留时间的要求，每个螺杆挤出机单独的长度都相对较短，但两个较短的挤出机结合以后的有效长度则比较长。同时，考虑到停留时间过长会引起产品降解这一不利因素。因此，设计双阶式挤出机的第一挤出机机段有5-15个加热区，最佳选择为8个加热区；第二挤出机机段有5-15个加热区，最佳选择为13个加热区。

第四，双阶式挤出机的第一挤出机机段主要是混合物料使物料初步反应，实际物料在此阶段反应程度较低，分子量还未达到需要的数值。因此此段控制温度主要是为了满足物料混合并初步反应的需要。根据TPU自身的反应特点，控制温度要保证物料在充分混合的同时能够引发反应，因此，第一挤出机机段第一加热区温度较低90℃左右。由于TPU为放热反应，所以后面几个加热区的温度达到170℃左右。

第五，熔体直接造粒后经干燥机干燥，然后送熟化系统熟化得到成品TPU颗粒。造粒及干燥熟化的工艺参数与本领域中其它生产方法的工艺参数设置原则一致。

双阶式挤出机的第二挤出机机段要保证物料充分反应达到需要的分子量，同时还要使达到要求的聚合物分子处于熔融状态，以便直接进行水下造粒。因此，第二挤出机机段的温度控制要沿螺杆的轴向变化。

本发明的TPU数均分子量约为几万到十几万。

对于生产聚酯型TPU来说，聚酯多元醇的数均分子量约为500至约10000，优选700至约4000。该聚酯多元醇的酸值通常小于1.3，优选小于0.8。该聚酯多元醇更优选为线形聚酯多元醇。该聚酯多元醇是通过(1)一种或多种二元醇与一种或多种的二羧酸或酸酐的酯化反应，或(2)酯交换反应，即一种或多种二元醇与二羧酸的酯的反应来生产的。适宜的二羧酸包括脂肪族的、脂环族的和芳香族的二羧酸。可以使用一种二羧酸或二羧酸的组合。通常二羧酸的碳原子总数为4至15。适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、十二双酸、间苯二酸、对苯二酸和环己烷二羧酸等。也可以使用上述二羧酸的酸酐，如邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸酐等。适合的多元醇还包括各种内酯与二元醇反应得到的产物，如己内酯与二甘醇反应制备的聚己内酯多元醇。适合的二元醇可以是脂肪族的、芳香族的或其组合。二元醇通常含有总数为2至12个碳原子，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-环己烷二甲醇、1，10-癸二醇、1，12-十二双醇等。

对于生产聚醚型TPU来说，低聚物多元醇为聚醚多元醇，是在含有活泼氢化合物作为起始剂和催化剂存在下由环氧化合物开环聚合制得的。通常环氧化合物含有2-6个碳原子，例如可以通过环氧乙烷与乙二醇反应形成的聚乙二醇、通过环氧丙烷与丙二醇反应而形成的聚丙二醇、通过环氧丙烷和环氧乙烷与丙二醇反应而形成的聚(丙二醇-乙二醇)、通过水与四氢呋喃反应而形成的聚丁二醇。其它适宜的聚醚多元醇包括烯化氧的聚酰胺型聚醚多元醇。本发明还可以使用共聚聚醚。典型的共聚聚醚包括四氢呋喃与环氧乙烷或四氢呋喃与环氧丙烷的反应产物。通常聚醚多元醇数均分子量为约500至约10000，优选约700至约3000。

聚碳酸酯型聚氨酯弹性体所用聚碳酸酯多元醇可由碳酸酯和二元醇反应制备。聚碳酸酯多元醇的数均分子量通常为500至10000，优选500至2500。

适宜的扩链剂是含有约2至约10个碳原子的较低级脂肪族的或短链的二元醇。该扩链剂更优选地选自乙二醇、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-环己烷二甲醇氢醌二-(羟乙基)醚或新戊二醇中的一种或多种。其中，1，4-丁二醇是优选的扩链剂。

适合于本发明的二异氰酸酯包括：芳香族二异氰酸酯，如4，4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)(或称作二苯基甲烷二异氰酸酯)；间-苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、亚苯基-1，4-二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、二苯甲烷-3，3’-二甲氧基-4，4’-二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯(TDI)；以及脂肪族/脂环族二异氰酸酯，如异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1，4-环己基-二异氰酸酯(CHDI)、癸烷-1，10-二异氰酸酯和二环己基甲烷-4’，4-二异氰酸酯。

聚氨酯弹性体的生产还需要添加催化剂。我们可以采用在本领域及文献中通常使用或已知可催化异氰酸酯与含有活泼氢的化合物的反应的任何一种催化剂。这样的催化剂包括铋、锡、铁、锑、钴、钍、铝、锌、镍、铈、钼、钒、铜、锰、和锆的有机和无机酸的盐及有机金属衍生物，以及膦和有机叔胺。优选地，本发明使用的催化剂选自有机锡催化剂或有机叔胺催化剂。代表性的有机锡催化剂包括辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或二月桂酸二丁锡等。代表性的有机叔胺催化剂包括三乙胺、三亚乙基二胺、N，N，N’，N’-四甲基乙二胺、N，N，N’，N’-四乙基乙二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、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。

催化剂一般与多元醇混合之后作为反应原料加入挤出机机段(1)中。

实施例1、聚酯型TPU 1570A的生产

将存储于机械罐内的聚酯型多元醇，二异氰酸酯MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)(储存温度43℃)，扩链剂BDO(1，4-丁二醇)(储存温度60℃)，通过博雷浇注机浇注到双阶式挤出机的第一挤出机机段，混合头转速为3600RPM，控制第一挤出机机段第一加热区温度为90℃，其余几个加热区温度为170℃±5℃螺杆转速控制为40Hz。完全混合并初步反应的物料被输送至双阶式挤出机第二挤出机机段，第二挤出机机段控制温度依次为：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℃。螺杆控制转速为220RPM，造粒速度为7。产品经干燥，熟化后制得成品。

实施例2、聚醚型TPU 8180A的生产

将存储于机械罐内的聚醚型多元醇PTMG(聚氧四亚甲基二醇，数均分子量1000)存储温度90℃，二异氰酸酯MDI存储温度43℃，扩链剂BDO存储温度60℃，通过博雷浇注机浇注到双阶式挤出机的第一挤出机机段，混合头转速为3600RPM，控制第一挤出机机段第一加热区温度为95℃，其余几个加热区温度为180±5℃，螺杆转速控制为45Hz。完全混合并初步反应的物料被输送至双阶式挤出机第二挤出机机段，第二挤出机机段控制温度依次为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℃。螺杆控制转速为220±20RPM，造粒速度为7。产品经干燥，熟化后制得成品。

我们用带粘度检测器的凝胶色谱检测了成品TPU颗粒的分子量及其分子量分布(标样为单分散聚苯乙烯，溶剂为DMF，温度为100℃，流速为1.0mL/min，进样量为210μL，采用普适校正法校正)。

表1、GPCV结果

样品名称	Mn	Mw	Mp	Mz	Mv	g’	K	Alph	特性粘度	多分散性
											1570A116	95911	138568	135614	225884	133298	1	0.000055	0.797	0.672	1.444754
8180A	59418	84865	85261	112232	82308	1	0.000061	0.8	0.543	1.428273

以上表中的“g’”为支化因子，“K”和“Alph”是Mark-Houwink方程：[η]＝K[M]α中的两个常数，其值取决于高分子及溶剂的性质以及温度、分子量范围等因素。直接经造粒干燥后的颗粒取样做GPCV测试，1570A116为实施实例1所得产品，8180A为实施实例2所得产品。

由挤出机造粒干燥后得到的颗粒在烘箱中100℃干燥4小时后，用注塑机注塑成2.4×68×105mm的试片，采用ASTM D 412测试方法进行测试，结果见表2。

表2、产品物理性能结果

样品名称	硬度ShoreA	100％模量(MP)	300％模量(MP)	抗张强度(MP)	伸长率(％)	撕裂强度(N/mm)
							1570A116	70	3.35	6.20	19.83	700	81.88
8180A	82	6.17	8.98	25.11	690	84.41

将非双阶式挤出机和双阶式挤出机生产的同一型号产品物性进行了对比，结果见表3。样品制备方法及测试方法同上。

表3、非双阶式挤出机和双阶式挤出机生产的产品物性对比

样品名称	硬度ShoreA	100％模量(MP)	300％模量(MP)	抗张强度(MP)	伸长率(％)	撕裂强度(N/mm)
							1570A92(非双阶式挤出机)	70	3.01	5.64	24.29	700	73.77
1570A116A(双阶式挤出机)	70	3.35	6.20	19.83	700	81.88

由以上结果可以看出，采用双阶式挤出机生产技术能够提高产品性能，扩大产品使用范围。

在实施例中使用双阶式挤出机，其中作为第一挤出机机段的第一挤出机是同向啮合型双螺杆挤出机，作为第二挤出机机段的第二挤出机是同向啮合型双螺杆挤出机。第一挤出机机段机筒长度为2320mm、内直径为71mm、螺杆长径比L/D为32)有8个加热区，第二挤出机机段机筒长度为3640mm、内直径为71.3mm、螺杆长径比L/D为52)有13个加热区。连接器的直径为50mm，长度为360mm。

Claims (20)

1.一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于使用双阶式挤出机让多元醇、扩链剂与多异氰酸酯进行反应来制备热塑性聚氨酯弹性体，该双阶式挤出机是由连接器连接两个挤出机。

2.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于包括催化剂。

3.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述挤出机机段为可独立控制，互不影响的挤出机，其中至少一个挤出机机段是双螺杆挤出机。

4.按照权利要求3所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段均为双螺杆挤出机。

5.按照权利要求4所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段各自的双螺杆是同向型、异向型、啮合型、非啮合型中的任意一种。

6.按照权利要求5所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段的螺杆类型是相同的或不相同的。

7.按照权利要求6所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段的螺杆类型都是同向啮合型双螺杆。

8.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段可垂直或平行排列采用连接器连接。

9.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述两个挤出机机段同时为具有加热和/或冷却功能的挤出机。

10.按照权利要求9所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述其中两个挤出机机段共含有10-30个加热区。

11.按照权利要求10所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述挤出机机段(1)有5-15个加热区，挤出机机段(2)有5-15个加热区。

12.按照权利要求11所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述挤出机机段(1)有5-10个加热区，挤出机机段(2)有10-15个加热区。

13.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述其特征在于助剂可在连接器处加入到反应体系。

14.按照权利要求1所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于，所用的装置包括顺序连接的浇注机、双阶式挤出机、水下造粒机和干燥机，该双阶式挤出机是由连接器连接的两个挤出机。

15.按照权利要求14所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于，将反应原料多元醇、扩链剂与多异氰酸酯由浇注机在双阶式挤出机的挤出机机段(1)的第一个加热区注入反应体系中。

16.按照权利要求14所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于，步骤如下

A、将原料组分按比例计量的由浇注机浇注到双阶式挤出机的挤出机机段(1)的第一加热区，调节转速使物料进一步混合均匀；

B、初步反应的物料通过连接器进入挤出机机段(2)，并在挤出机机段(2)中充分反应得到较高分子量，同时还伴随不同反应程度物料的均化；

C、通过水下造粒机制备成颗粒，经干燥机熟化处理，得成品TPU颗粒。

17.按照权利要求16所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于所述挤出机机段(2)的最后一个加热区直接与水下造粒机连接，一步法制备出成品颗粒。

18.按照权利要求16所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于热塑性聚氨酯弹性体TPU数均分子量约为几万到十几万。

19.按照权利要求18所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于

TPU可以是聚酯型TPU或聚醚型TPU或聚碳酸酯型TPU；

对于生产聚酯型TPU，聚酯多元醇的数均分子量约为500至约10000，该聚酯多元醇的酸值小于1.3，聚酯多元醇是通过(1)一种或多种二元醇与一种或多种的二羧酸或酸酐的酯化反应，或(2)酯交换反应，即一种或多种二元醇与二羧酸的酯的反应来生产的；

对于生产聚醚型TPU，低聚物多元醇为聚醚多元醇，是在含有活泼氢化合物作为起始剂和催化剂存在下由环氧化合物开环聚合制得的，环氧化合物含有2-6个碳原子，聚醚多元醇数均分子量为约500至约10000；

对于生产聚碳酸酯型TPU，所用聚碳酸酯多元醇由碳酸酯和二元醇反应制备，数均分子量通常为500至10000。

20.按照权利要求2所述一种热塑性聚氨酯弹性体TPU的连续生产方法，其特征在于

多元醇选自聚酯多元醇，聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇中的一种或两种；

扩链剂是含有约2至约10个碳原子的较低级脂肪族的或短链的二元醇；

多异氰酸酯选自芳香族多异氰酸酯或脂肪族多异氰酸酯或脂环族多异氰酸酯；

催化剂，采用可催化异氰酸酯与含有活泼氢的化合物的反应的任何一种催化剂。