CN101289573A - 基于氯化聚乙烯和热塑性聚氨酯新型合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热塑性弹性体的制备方法。即将热塑性聚氨酯、氯化聚乙烯与填料和一些助剂，采用密炼机高温共混的方法，通过控制密联过程的工艺参数，从而可以制得具有优异力学性能的热塑性弹性体。本发明工艺简单，所制得热塑性弹性体成本低廉，不但具有优异的物理机械性能，同时还具备良好的加工性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种免硫化的热塑性弹性体材料，以及其制备工艺。
背景技术：
热塑性弹性体通常也称为热塑性橡胶，其在室温下是柔软的，类似于交联橡胶，具有韧性和弹性，高温时是流动的，能塑化成型，是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶。热塑性弹性体分子链结构通常包括硬段和软段，其中硬段凭借链段间的作用力形成物理交联点，这种物理交联随温度的变化是可逆的，因而显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。软段通常也成为橡胶段，热塑性弹性体在常温的弹性由橡胶段决定。由于热塑性弹性体具有橡胶和塑料的双重性能，所以可以用于胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料等。涉及到汽车、电气、电子、建筑及工艺与日常生活等各个领域。除了不适于制造充气轮胎外，许多非胎橡胶制品均可用热塑性弹性体取代，因此热塑性弹性体的应用前景十分可观。
热塑性聚氨酯(TPU)是一类重要的热塑性弹性体材料，其在主链上含有较多氨基甲酸酯(-NH-CO-)结构单元，是较早工业化生产的热塑性弹性体品种。TPU的软段是聚酯或聚醚低聚二醇(相对分子质量800～3500)，硬段是氨基甲酸酯基团，分子间的氢键交联和大分子链间的轻度交联使得这种高分子材料具有可塑性，TPU的优点是耐磨损，磨擦系数低，TPU的硬度范围相当宽，从邵尔A60～D80，并且在整个硬度范围内具有高弹性，是一种具有高弹性、高模量、高强度的高分子材料。
利用TPU高伸长率、高抗拉强度、高撕裂强度、高耐磨性以及优良的低温性能等特性，可以和塑料或橡胶进行共混改性，制得TPU复合材料，从而大大扩大了TPU的应用范围。如TPU/PE、TPU/PP合金材料可用于制造高性能管材和板材；TPU/环氧树脂合金材料，可提高环氧树脂的韧性，制造高性能的环氧胶粘剂，TPU/PVC合金是一种优良的防水材料，性价比优于EPDM；TPU/ABS，TPU/PC合金，可改善ABS和PC低温柔性、耐磨性和抗冲击性，从而扩大了TPU、ABS和PC的应用范围；TPU/丁腈橡胶合金，可提高丁腈橡胶的耐磨性和低温性，从而扩大了TPU和丁腈橡胶的应用范围
在过去的文献报道中，更多的注意力放在了将TPU共混某种高分子材料，以期改善高分子材料的某种特性。而TPU作为一种性能优异的高分子材料，价格不菲，且加工温度范围窄，给加工带来困难。怎样在获得与TPU基本相同品质的热塑性弹性体的同时，大幅降低其成本，又改善了TPU的加工性，是本专利着力解决的难题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种低成本的，具有高模量，高强度、高弹性以及良好的加工性的热塑性弹性体。
本发明的另一目的在于提供上述热塑性弹性的制造方法。
本发明提供的一种基于热塑性聚氨酯和氯化聚乙烯的热塑性弹性体，其组成以及重量含量为：
热塑性聚氨酯(TPU)：50～70％
氯化聚乙烯(CPE)：30～50％
第三组分：0～5％
增塑剂：10～30％
防老化剂：0.5～1％
填充剂：0～30％
稳定剂：2～3％
所述的热塑性聚氨酯通常是由异氰酸酯、聚醚、大分子多元醇、与小分子多元醇为主要成分构成的嵌段共聚体。TPU分子链中含有由氨基甲酸酯基团构成的硬段和聚醚构成的软段，其中软段可以提供热力学弹性而硬段可以增强软段的弹性，并且能够防止塑性变形。
所述的氯化聚乙烯，是由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子材料。氯含量大概在35％左右。在此氯含量的氯化聚乙烯为橡胶态，有优秀的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱、化学药品性能。在TPU/CPE共混体系中，CPE分散在TPU中的形态对本热塑性弹性体有至关重要的影响。
所述的第三组分用以增进TPU与CPE之间的相互作用，改善两相之间的相容性，包括聚氯乙烯、丁腈橡胶、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、丙烯酸橡胶中的一种或者几种。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇二苯甲酸酯，多元醇苯甲酸酯，三甘醇二正庚酸酯，对苯二甲酸二辛酯中的一种或者几种，增塑剂的作用主要是减小大分子之间的相互作用，改善硬度和粘度。
所述的防老化剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、N-苯基-N′-环己基对苯二胺、N-异丙基-N′-环己基对苯二胺等胺类防老化剂中的一种或者几种，添加入材料中可以提高材料的加工稳定性以及长期的抗氧化效果。
所述的填充剂包括碳黑、白碳黑、轻质碳酸钙、轻质碳酸镁、煅烧高岭土、超细云母粉中的一种或者几种。填充剂在体系中起到填充补强作用，降低成本，同时提高材料的耐磨性等。
所述的稳定剂包括钙锌复合稳定剂、辅助稳定剂、钙锌盐中的一种或者几种。稳定剂在体系中主要起稳定作用，防止材料在高温加工过程中降解而影响材料性能。
一种基于热塑性聚氨酯和氯化聚乙烯的热塑性弹性体，其特征在于，其制备方法如下：
(1)按照预设的质量比称取原料；
(2)将所有原料放入密炼机中混合5～15分钟；
(3)出料；
(4)将物料利用模压或者注射成型得到一定形状的制品。
其中在密炼机中混合的温度控制在110～150℃，模压或者注射成型过程中温度控制在120～140℃。
本发明采用TPU与CPE为基体，通过密炼机共混工艺复合而成，是一种常温下具有硫化橡胶的特性、在高温又可以塑化成型的高分子材料，兼具塑料和橡胶的特点。热塑性弹性体与硫化橡胶相比，具有可回收再生性。本发明的热塑性弹性体中CPE在TPU中的分布形态对于本发明得到的热塑性弹性体性能有至关重要的影响。当CPE在TPU基体中呈现均匀的海-岛相分布形态时，就可以获得与纯TPU相似的性能，此时填充剂的用量在一定范围内对本发明热塑性弹性体的性能影响不大。
本发明具有以下有益效果：
1.由于采用了氯化聚乙烯作为原料，与热塑性聚氨酯相比价格低廉，并且广泛易得。
2.通过控制形态，并且添加一定量的第三组分以改善TPU与CPE的界面结合状况，使得本发明的热塑性弹性体具有与市售TPU具有基本相当耐磨性能、力学性能，并且不会改变。
3.由于氯化聚乙烯的存在，本发明得到的热塑性弹性体具有更好的耐油性，并且扩大了耐油的品种，特别对矿物油、动植物油均显示了极好的抗耐性。
4.由于氯化聚乙烯的存在，本发明得到的热塑性弹性体比纯TPU具有更宽的加工范围，解决了TPU加工过程中设备要求的问题。
5.由于氯化聚乙烯的加入，改善了TPU难成型的困难，使制品表面光滑易出模。
具体实施方案：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
以下实施例中，拉伸性能测试均按照ASTM D412标准进行，撕裂强度均按照ASTM D624标准进行。
以下实施例中，对比例1为纯TPU、对比例2为纯CPE，实施例1、2按照所述的实施步骤制备。
实施例1
将60％的TPU、30％的CPE、4％的PVC、5％的邻苯二甲酸二辛酯和1％的2，6-二叔丁基对甲酚加入到密炼机中，控制密炼机混料仓的温度在120℃，共混15分钟，出料。在140℃下模压成型。所制备的热塑性弹性体的机械性能见表1。
表1 TPU/CPE混合物基本性能
实施例2
将45％的TPU、25％的CPE、20％的碳黑、4％的PVC、5％的邻苯二甲酸二辛酯和1％的2，6-二叔丁基对甲酚加入到密炼机中，控制密炼机混料仓的温度在120℃，共混15分钟，出料。在140℃下模压成型。所制备的热塑性弹性体的机械性能见表1。
表2 TPU/CPE混合物基本性能
Claims (9)
1.一种热塑性弹性体，其组成以及质量含量为：
性聚氨酯(TPU)：50～70％
氯化聚乙烯(CPE)：30～50％
第三组分：0～5％
增塑剂：10～30％
防老化剂：0.5～1％
填充剂：0～30％
稳定剂：2～3％。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的热塑性聚氨酯为TPU(热塑性聚氨酯弹性体)是由异氰酸酯、聚醚、大分子多元醇、与小分子多元醇为主要成分构成的嵌段共聚体。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的氯化聚乙烯，是由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子材料。氯含量大概在35％左右。
4.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的第三组分，包括聚氯乙烯、丁腈橡胶、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、丙烯酸橡胶中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、二甘醇二苯甲酸酯，多元醇苯甲酸酯，三甘醇二正庚酸酯，对苯二甲酸二辛酯中的一种或者几种；所述的防老化剂包括2，6-二叔丁基对甲酚、N-苯基-N′-环己基对苯二胺、N-异丙基-N′-环己基对苯二胺等胺类防老化剂中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的填充剂包括碳黑、白碳黑、轻质碳酸钙、轻质碳酸镁、煅烧高岭土、超细云母粉中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述的稳定剂包括钙锌复合稳定剂、辅助稳定剂、钙锌盐中的一种或者几种。
8.根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于，其制备方法如下：
(1)按照预设的质量比称取原料；
(2)将所有原料放入密炼机中混合5～15分钟；
(3)出料；
(4)将物料利用模压或者注射成型得到一定形状的制品。
9.根据权利要求7所述的热塑性弹性体的制备方法，其特征在于：密炼机中混合的温度控制在110～150℃，模压或者注射成型的温度控制在120～140℃。
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2008
- 2008-06-12 CN CNA2008100166957A patent/CN101289573A/zh active Pending
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