CN101724253A - 一种改性热塑性聚氨酯及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

一种改性热塑性聚氨酯，其特征在于包括如下组分及重量配比的原料共混而成：热塑性聚氨酯62～76，超高分子量聚乙烯7.6～37，表面润滑剂3.8～9.3，相溶剂1.5～6，稳定剂0.2～0.4。与现有技术相比，本发明的优点在于：应用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料作为低摩擦系数的改性剂；作为协同助剂，同时加入表面润滑剂，使热塑性聚氨酯(TPU)的表面摩擦系数也同时降低，加工性能也得到改善，通过以上材料的合适配方和共混改性，降低了TPU的摩擦系数。

Description

一种改性热塑性聚氨酯及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种改性热塑性聚氨酯，本发明还涉及该改性热塑性聚氨酯的制备方法和具体应用。属于高分子化合物的组合物技术领域。
背景技术
现有的自动门拉索的保护层应用了热塑性聚氨酯(简称TPU)，在实际运行过程中，由于同金属面有接触，摩擦力较大，在实际运行过程电动机的负荷要增大，这样空间就有问题，同时拉索表面也容易被磨损破坏，通过实验发现，只要摩擦力降低30％以上，电动机的功率就可以满足应用，拉索表面的使用寿命也能得到满足。另外，TPU还应用在门框密封条部件，在车门关门的瞬间，密封条部件同车门有摩擦，因为摩擦力大，长期的摩擦后，把车门的油漆磨脱了，产品档次下降，厂家就会遭到质量投诉。
为避免以上两种现象继续发生，就是要想方设法降低热塑性聚氨酯的摩擦系数，目前常用的就是在TPU上喷涂低摩擦剂的对策，能够满足要求。该方法基本工序就在原有的工序上增加了喷涂和烘干两个工序，喷涂容易引起环境污染，影响员工的健康，增加了设备、材料、场地成本和劳动力付出成本，同时技术控制要求也大大提高，每2小时配制涂料，必须严格监控配制后的涂料储存期，增加了安全生产的风险，另外生产周期延长，劳动效率下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种低摩擦系数的热塑性聚氨酯。
本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种低摩擦系数的热塑性聚氨酯的制备方法。
本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种低摩擦系数的热塑性聚氨酯的用途。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种改性热塑性聚氨酯，其特征在于包括如下组分及重量配比的原料共混而成：
热塑性聚氨酯        62～76
超高分子量聚乙烯    7.6～37
表面润滑剂    3.8～9.3
相溶剂        1.5～6
稳定剂        0.2～0.4。
原料中还包括重量配比为0.1～0.2的抗氧剂。
为提高制品的抗氧耐候性，所述的抗氧剂为Irganox1010、Irganox1076或Cyanox1790。
原料中还包括重量配比为0.1～0.2的碳黑，碳黑第一作为颜料剂，第二起到紫外线屏蔽作用。
作为最佳配比：包括如下组分及重量配比的原料共混而成：
热塑性聚氨酯        72
超高分子量聚乙烯    18
表面润滑剂          7
相溶剂              2.3
稳定剂              0.3。
所述的表面润滑剂为硅酮润滑剂，该硅酮润滑剂的硅酮母粒由重量配比1∶1的丙烯腈-苯乙烯共聚物和单乙烯基封端的二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)组成的混合物。
所述的相溶剂可以是水相法氯化聚乙烯或PE-马来酸酐接枝物。
所述的稳定剂可以是Tinuvin770、Tinuvin791和Tinuvin326中的至少一种。
一种制备改性热塑性聚氨酯的方法，其特征在于包括如下步骤：
①将各组分物质放入混合机内搅拌混匀；
②采用双螺杆挤出机完成挤出，螺杆转速为150～300U/min，温度为控制在160～205℃；
③经过冷却水槽后，切粒即得改性热塑性聚氨酯成品。
改性热塑性聚氨酯在自动门拉索的保护层和汽车门框密封条上的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：应用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料，UHMWPE具有耐冲击，耐腐蚀，耐磨损，自润滑和优异的耐低温特性，作为低摩擦系数的改性剂；同时利用UHMWPE的高粘度，在挤出成型时在产品表面将形成细小的皱纹(粗糙度)，使接触的有效面积降低，从而降低活动摩擦力；作为协同助剂，同时加入表面润滑剂，使TPU的表面摩擦系数也同时降低，加工性能也得到改善。又由于UHMWPE是非极性的聚合物，而TPU是极性的聚合物，在机械共混过程是不相溶的，会降低改性料的性能，所以必须添加一种高极性的相溶剂，使TPU和UHMWPE的界面能够紧密连结，通过以上材料的合适配比和共混改性，降低了TPU的摩擦系数，从而降低了由此材料制造的产品与接触面之间的摩擦力，满足了产品的功能性要求。此产品可以替代目前的喷涂工艺，实现了成本降低和环保的双重效益。
附图说明
图1为实施例1应用于汽车门框密封条的使用状态参考图。
图2为实施例1中汽车门框密封条处于汽车门打开时的状态图。
图3为实施例1应用于自动门拉索的保护层使用状态参考图。
图4为图2中拉索放大剖视图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：本实施例中的改性热塑性聚氨酯包括如下组分及重量配比的原料共混而成：热塑性聚氨酯62份，超高分子量聚乙烯37份，表面润滑剂9.3份，相溶剂1.5份，稳定剂0.2份，抗氧剂0.2份，碳黑0.2份。
其中，抗氧剂为Irganox1010、Irganox1076或Cyanox1790，表面润滑剂为硅酮润滑剂，该硅酮润滑剂的硅酮母粒由重量配比1∶1的丙烯腈-苯乙烯共聚物和单乙烯基封端的二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)组成的混合物。
相溶剂为水相法氯化聚乙烯，即相溶剂M-5。
稳定剂中0.15份Tinuvin791和0.15份Tinuvin326。
具体通过如下步骤制备：
①将各组分物质放入混合机内搅拌混匀，混合速度为180～240U/min，时间为5分钟左右；
②采用双螺杆挤出机完成挤出，螺杆转速为150～300U/min，温度为控制在160～205℃，温度从加料口的160℃，过渡到模具口205℃，实际视材料的熔点和设备特点作适当调整；
③经过冷却水槽后，切粒即得改性热塑性聚氨酯成品。
如图1和图2所示，本实施例中的改性热塑性聚氨酯应用于汽车门框密封条，车门2打开时，弹性的密封条1呈自由状态，当车门关闭时，密封条1同门框3接触被压缩。
因为车门2经常性开闭，同时关门的时候速度较快，如果密封条1同门框3的接触部位的摩擦系数高，容易将门框3的油漆磨掉，本实施例就是要降低密封条1表面的摩擦系数。
如图3和图4所示，本实施例中的改性热塑性聚氨酯应用于自动门拉索的保护层上，门依靠拉索4的往复运动实现门的开启，在开闭过程中，导轨5的拐弯处51与拉索4会发生摩擦现象，拉索4由金属丝41及包覆于金属丝41外周的保护层42组成。如果摩擦系数高，摩擦力就大，增加了马达的荷载，同时拉索4容易被磨损，降低使用寿命。理论上摩擦系数越小越好。本实施例就是要降低保护层42表面的摩擦系数。
实施例2：本实施例中的改性热塑性聚氨酯包括如下组分及重量配比的原料共混而成：热塑性聚氨酯72份，超高分子量聚乙烯18份，表面润滑剂7份，相溶剂2.3份，稳定剂0.3份，抗氧剂0.15份，碳黑0.15份。具体制备方法和应用参考实施例1。
实施例3：本实施例中的改性热塑性聚氨酯包括如下组分及重量配比的原料共混而成：热塑性聚氨酯76份，超高分子量聚乙烯7.6份，表面润滑剂3.8份，相溶剂6份，稳定剂0.4份，抗氧剂0.1份，碳黑0.1份。具体制备方法和应用参考实施例1。

Claims (10)

1.一种改性热塑性聚氨酯，其特征在于包括如下组分及重量配比的原料共混而成：
热塑性聚氨酯      62～76
超高分子量聚乙烯  7.6～37
表面润滑剂        3.8～9.3
相溶剂            1.5～6
稳定剂            0.2～0.4。
2.根据权利要求1所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于原料中还包括重量配比为0.1～0.2的抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于所述的抗氧剂为Irganox1010、Irganox1076或Cyanox1790。
4.根据权利要求1所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于原料中还包括重量配比为0.1～0.2的碳黑。
5.根据权利要求1所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于包括如下组分及重量配比的原料共混而成：
热塑性聚氨酯        72
超高分子量聚乙烯    18
表面润滑剂          7
相溶剂              2.3
稳定剂              0.3。
6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于所述的表面润滑剂为硅酮润滑剂，该硅酮润滑剂的硅酮母粒由重量配比1∶1的丙烯腈-苯乙烯共聚物和单乙烯基封端的二甲基(硅氧烷与聚硅氧烷)组成的混合物。
7.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于所述的相溶剂为水相法氯化聚乙烯或PE-马来酸酐接枝物。
8.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的改性热塑性聚氨酯，其特征在于所述的稳定剂为Tinuvin770、Tinuvin791和Tinuvin326中的至少一种。
9.一种制备权利要求1～8所述的改性热塑性聚氨酯的方法，其特征在于包括如下步骤：
①将各组分物质放入混合机内搅拌混匀；
②采用双螺杆挤出机完成挤出，螺杆转速为150～300U/min，温度为控制在160～205℃；
③经过冷却水槽后，切粒即得改性热塑性聚氨酯成品。
10.权利要求1～8中任一权利要求所述的改性热塑性聚氨酯在自动门拉索的保护层和汽车门框密封条上的应用。
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