CN105315654A - 一种高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料及其生产方法 - Google Patents
一种高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，按重量计，含有：聚氨酯弹性体50-90份；热塑性聚酯弹性体5-30份；聚烯烃弹性体0-30份；相容剂1-20份；光稳定剂0.01-1份；抗氧剂0.01-1份；润滑剂0-1份。本发明高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料具有突出的韧性、弹性，拉伸强度高，耐水解性能好，且抗撕裂、耐磨性、耐黄变、耐老化等性能良好，能广泛应用在要求高韧弹性及高耐水要求的线缆、管材、薄膜材料上。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物弹性体技术领域，尤其涉及一种高韧性、高弹性耐水解热塑性聚氨酯弹性体胶料。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体各方面性能优异，耐磨、耐油、耐低温等性能突出，近年来应用越来越广泛。在一些应用领域，如鞋底材料、弹簧线、螺旋管、薄膜等领域，要求热塑性聚氨酯弹性体有突出的韧性和弹性；这些产品在涉水或高湿的环境中使用时，则涉及到耐水解的要求。热塑性聚氨酯弹性体本身具有较好的韧性弹性，但是在日益复杂的商品种类和日益苛刻的客户需求中，其本体材料已难以满足；此外，一些聚氨酯材料还容易水解。
因此，开发一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料成为必然需求。
发明内容
本发明的目的在于针对聚氨酯胶料，提供一种高韧性、高弹性耐水解的聚氨酯弹性体胶料。
为达成上述目的，本发明提供一种高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，按重量计，含有：
聚氨酯弹性体50-90份；
热塑性聚酯弹性体5-30份；
聚烯烃弹性体0-30份；
相容剂1-20份；
光稳定剂0.01-1份；
抗氧剂0.01-1份；
润滑剂0-1份。
优选地，所述聚氨酯弹性体为聚醚型聚氨酯弹性体。
优选地，所述热塑性聚酯弹性体为聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。
优选地，所述聚烯烃弹性体为丙烯基弹性体。
优选地，所述相容剂为PS-g-MAH、POE-g-MAH或PE-g-MAH。
优选地，所述光稳定剂可为二苯甲酮类、羟基苯并三唑类、受阻酚类光稳定剂。
优选地，所述抗氧剂可为酚类、亚磷酸酯类、硫酯类的组成物。
优选地，所述润滑剂为N,N’-乙撑双硬脂酰胺（EBS）、硅酮母料、有机硅中的一种或若干种。
本发明还提供一种上述高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯弹性体、聚酯弹性体、聚烯烃弹性体、相容剂以（60-110）°C×（2-6）h彻底烘干后，与线缆胶料中的光稳定剂0.01-1份、抗氧剂0.01-1份、润滑剂0-1份一同在搅拌机中混合，混合均匀后倒入喂料机，并开始双螺杆造粒操作，双螺杆喂料速度为10-30r/min，螺杆速度为10-35r/min，输送及熔融段温度为100-130°C,混炼段与排气段温度为130-160°C，均化段温度130-170°C，挤出后经过二遍水冷及高速切粒机得到高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料。
本发明高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料具有突出的韧性、弹性，拉伸强度高，耐水解性能好，且抗撕裂、耐磨性、耐黄变、耐老化等性能良好，能广泛应用在要求高韧弹性及高耐水要求的线缆、管材、薄膜材料上。
具体实施方式
针对高韧性高弹性性能的弹性体材料的研究，中国专利公开第104130567A号采用聚酯TPU与PBT、SBS共混，辅以交联剂交联，得到弹性较好的聚氨酯弹性体；中国专利公开第104945860A号采用TPEE体系，辅助添加聚酯型TPU和相容剂，获得伸长可大于600%的高韧性的弹性体。
与上述公开的技术相比，本发明具有如下有益技术效果：高弹性方面，以聚醚性TPU为主要树脂，添加TPEE及丙烯基POE弹性体，得到高弹性的胶料；高韧性方面，聚醚型TPU、TPEE及丙烯基POE本身具备较高韧性，再引入一定量的相容剂，相容剂加强了各弹性体分子间的交联度，分子间互穿网络结构（IPN）变得更加牢固，使其韧性进一步提高，其伸长率可达到780%。耐水解方面，尽管体系含有易水解的TPEE组分，但由于含量较少，而且主体树脂聚醚性TPU耐水解性能突出，使胶料具有优异的耐水解性能，胶料制备的线材能通过80°C耐水解测试。本发明能同时实现高韧性、高弹性、耐水解的性能要求。
以下记载了本实施方式采用本发明高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料的几个具体实施例，除另有说明，所有份数均以重量计：
实施例1
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（70份）；TPEE（10份）；POE（10份）；POE-g-MAH（10份）；UV-9（0.5份）；抗氧剂BHT（0.3份），抗氧剂168（0.2份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为20rpm和24rpm。机筒Ⅰ区125±5℃，机筒Ⅱ区135±5℃，机筒Ⅲ区150±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具155±5℃，切粒机切粒速度为320rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
实施例2
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（85份）；TPEE（10份）；PS-g-MAH（5份）；UV-1577（0.5份）；抗氧剂1010（0.5份）；硅酮母料（1份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为24rpm和30rpm。机筒Ⅰ区120±5℃，机筒Ⅱ区130±5℃，机筒Ⅲ区150±5℃，机筒Ⅳ区155±5℃，机头和模具160±5℃，切粒机切粒速度为350rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
实施例3
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（65份）；TPEE（30份）；PS-g-MAH（5份）；UV-9（0.5份）；抗氧剂1010（0.5份）硅酮母料（1份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为18rpm和24rpm。机筒Ⅰ区125±5℃，机筒Ⅱ区140±5℃，机筒Ⅲ区150±5℃，机筒Ⅳ区160±5℃，机头和模具160±5℃，切粒机切粒速度为280rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
实施例4
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（50份）；TPEE（5份）；POE（25份）；PE-g-MAH（20份）；UV-9（0.5份）；抗氧剂1010（0.5份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为22rpm和27rpm。机筒Ⅰ区125±5℃，机筒Ⅱ区130±5℃，机筒Ⅲ区160±5℃，机筒Ⅳ区160±5℃，机头和模具160±5℃，切粒机切粒速度为350rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
实施例5
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（55份）；TPEE（5份）；POE（30份）；PE-g-MAH（10份）；DOBP（1份）；BHT（0.5份）；有机硅（1份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为21rpm和25rpm。机筒Ⅰ区130±5℃，机筒Ⅱ区135±5℃，机筒Ⅲ区140±5℃，机筒Ⅳ区150±5℃，机头和模具155±5℃，切粒机切粒速度为320rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
实施例6
本发明提出的一种高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其原料按重量份有：聚醚TPU（90份）；TPEE（5份）；PS-g-MAH（5份）；1-羟基苯并三唑（0.5份）；抗氧剂1010（0.5份）硅酮母料（1份）。
将上述树脂于85°C的鼓风干燥器中烘干后与助剂混料均匀后，置于小双螺杆喂料桶，开始双螺杆挤出操作。调节喂料速度和双螺杆速度分别为15rpm和20rpm。机筒Ⅰ区125±5℃，机筒Ⅱ区140±5℃，机筒Ⅲ区150±5℃，机筒Ⅳ区160±5℃，机头和模具155±5℃，切粒机切粒速度为280rpm。切粒完成后，于干燥处保存。使用前需将胶料置于90°C的干燥器中烘干。
上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能一一列举出全部的实施方式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。
下面以对实施例1-6的无卤充电桩电缆用料制品进行物理性能测试为例，具体参见表1。
表1
| 物理性能 | 标准 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 密度（kg/m3） | DIN53479 | 1.13 | 1.12 | 1.22 | 1.13 | 1.15 | 1.12 |
| 邵氏硬度（A） | DIN53505 | 88 | 85 | 98 | 90 | 92 | 93 |
| 拉伸强度（MPa） | DIN53504 | 45 | 49 | 60 | 58 | 49 | 52 |
| 断裂伸长率（%） | DIN53504 | 682 | 730 | 780 | 750 | 690 | 710 |
| 抗撕裂强度（N/mm） | DIN53515 | 115 | 110 | 128 | 128 | 115 | 120 |
| 磨损量（mm3） | DIN53516 | 40 | 42 | 28 | 30 | 30 | 32 |
| 压缩变形率23°C，70h（%） | DIN53517 | 15 | 18 | 9 | 15 | 20 | 15 |
| 压缩变形率70°C，24h（%） | DIN53517 | 30 | 33 | 20 | 28 | 35 | 29 |
| 冲击回弹（%） | ISO4662 | 67 | 72 | 60 | 64 | 65 | |
| 热老化后拉伸变化率113°C，168h（%） | GB/T7141 | 15 | 22 | 9 | 21 | 18 | 15 |
| 热老化后伸长变化率113°C，168h（%） | GB/T7141 | 5 | 14 | 11 | 20 | 19 | 10 |
| 80℃耐水测试后拉伸强度变化率（%） | DIN53504 | 15 | 10 | 29 | 10 | 13 | 15 |
| 80℃耐水测试后伸长变化率 | DIN53504 | 16 | 15 | 20 | 8 | 13 | 7 |
| 黄变指数，1000h（△YI） | GB/T2409 | 1.2 | 0.9 | 1.3 | 1.0 | 0.8 | 1.3 |
由表1可知，本发明高韧性、高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，力学性能好，拉伸强度大于45MPa，断裂伸长率可达780%，体现突出的强韧性；弹性体的压缩变形率低，回弹率高，体现出高回弹性；可通过80°C耐水解测试；此外抗撕裂性、耐磨性、耐热老化性能好，耐黄变，能广泛用于对弹性、韧性、耐水有高要求的线材、膜材、管材等领域。
本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：按重量计，含有：
聚氨酯弹性体50-90份；
热塑性聚酯弹性体5-30份；
聚烯烃弹性体0-30份；
相容剂1-20份；
光稳定剂0.01-1份；
抗氧剂0.01-1份；
润滑剂0-1份。
2.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述聚氨酯弹性体为聚醚型聚氨酯弹性体。
3.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述热塑性聚酯弹性体为聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。
4.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述聚烯烃弹性体为丙烯基弹性体。
5.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述相容剂为PS-g-MAH、POE-g-MAH或PE-g-MAH。
6.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述光稳定剂可为二苯甲酮类、羟基苯并三唑类、受阻酚类光稳定剂。
7.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类、硫酯类的组成物。
8.如权利1所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料，其特征在于：所述润滑剂为N,N’-乙撑双硬脂酰胺（EBS）、硅酮母料、有机硅中的一种或若干种。
9.一种根据权利要求1至8所述的高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料的制备方法，包括以下步骤：将权利要求1至8所述的聚氨酯弹性体50-90份、热塑性聚酯弹性体5-30份、聚烯烃弹性体0-30份、相容剂1-20份以（60-110）°C×（2-6）h彻底烘干后，与线缆胶料中的光稳定剂0.01-1份、抗氧剂0.01-1份、润滑剂0-1份一同在搅拌机中混合，混合均匀后倒入喂料机，并开始双螺杆造粒操作，双螺杆喂料速度为10-30r/min，螺杆速度为10-35r/min，输送及熔融段温度为100-130°C,混炼段与排气段温度为130-160°C，均化段温度130-170°C，挤出后经过二遍水冷及高速切粒机得到高韧性高弹性耐水解聚氨酯弹性体胶料。
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