CN105330817B - 一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体涉及一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体及其制备方法，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：聚酯多元醇或聚醚多元醇40‑90份、二异氰酸酯15‑45份和扩链剂3‑12份；其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.01‑1.2的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为20‑120mgKOH/g，酸值为0.1‑2mgKOH/g。本发明的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。

Description

一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体涉及一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
传统的聚四氟乙烯复合薄膜的生产工艺不易与成本单价高，难以被自然界降解，燃烧温度高达405℃，大规模使用使得聚四氟乙烯复合薄膜渐渐成为环境的杀手等副作用。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，该聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
本发明的另一目的在于提供一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 40-90份
二异氰酸酯 15-45份
扩链剂 3-12份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.01-1.2的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为20-120mgKOH/g，酸值为0.1-2mgKOH/g。
本发明的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。本发明的聚氨酯热塑性弹性体作为高分子服饰用材料，可广泛用于服装业及家居用品类领域。
优选的，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 50-80份
二异氰酸酯 20-40份
扩链剂 3-10份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.05-1.15的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为40-100mgKOH/g，酸值为0.5-1.5mgKOH/g。
更为优选的，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 70份
二异氰酸酯 25份
扩链剂 5份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.1的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为70mgKOH/g，酸值为1mgKOH/g。
优选的，所述多元酸为丁二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸和顺丁烯二酸中的至少一种。更为优选的，所述多元酸是由壬二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸以重量比2-4:0.5-1.5:1.4-2.2组成的混合物。
本发明通过采用上述多元酸，制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
优选的，所述多元酯为苯酐。
本发明通过采用苯酐作为多元酯，制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
优选的，所述多元醇为乙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、甘油、季戊四醇、聚醚多元醇、聚丙二醇、聚乙二醇和聚ε-己内酯二醇中的至少一种；其中，聚醚多元醇的分子量为650-2000，聚丙二醇的分子量为200-2000，聚乙二醇的分子量为200-2000，聚ε-己内酯二醇的分子量为1000-50000。更为优选的，所述多元醇是由1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基1,5-戊二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2:2.4-3.2组成的混合物；或者，所述多元醇是由甘油、季戊四醇、聚丙二醇和聚ε-己内酯二醇以重量比0.5-1.5:1:1.6-2.4:1.4-2.2组成的混合物。
本发明通过采用上述多元醇，制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
优选的，所述二异氰酸酯包括4,4-MDI、2,4-MDI、MDI-50、H12MDI、HDI、XDI、IPDI和TDI中的至少一种。更为优选的，所述二异氰酸酯是由MDI-50、HDI和IPDI以重量比0.5-1.5:1.5-2.5:1组成的混合物；或者，所述二异氰酸酯是由MDI-50、XDI和TDI以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2组成的混合物。
本发明通过采用上述二异氰酸酯，制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
优选的，所述MDI-50是由4,4-MDI和2,4-MDI以重量比为1：1组成的混合物。
优选的，所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、对苯二酚双(2-羟乙基)醚、4-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚中的至少一种。更为优选的，所述扩链剂是由丙二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比0.8-1.2:1.4-2.2:1:2-4组成的混合物；或者，所述扩链剂是由对苯二酚双(2-羟乙基)醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚以重量比0.5-1.5:1.5-2.5:1组成的混合物。
本发明通过采用上述扩链剂，其扩链效果好，制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为180-250℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为140-200℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
本发明的有益效果在于：本发明的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。本发明的聚氨酯热塑性弹性体作为高分子服饰用材料，可广泛用于服装业及家居用品类领域。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 50份
二异氰酸酯 40份
扩链剂 10份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸与多元醇按照1：1.01的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为20mgKOH/g，酸值为0.1mgKOH/g。
所述多元酸是由壬二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸以重量比2:0.5:1.4组成的混合物。
所述多元醇为乙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、甘油、季戊四醇、聚醚多元醇、聚丙二醇、聚乙二醇或聚ε-己内酯二醇；其中，聚醚多元醇的分子量为650-2000，聚丙二醇的分子量为200-2000，聚乙二醇的分子量为200-2000，聚ε-己内酯二醇的分子量为1000-50000。
所述二异氰酸酯包括4,4-MDI、2,4-MDI、MDI-50、H12MDI、HDI、XDI、IPDI或TDI；其中，MDI-50是由重量比为1：1的4,4-MDI和2,4-MDI组成；
所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、对苯二酚双(2-羟乙基)醚、4-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚或3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为180℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为140℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
实施例2
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 60份
二异氰酸酯 32.5份
扩链剂 7.5份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸与多元醇按照1：1.05的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为40mgKOH/g，酸值为0.5mgKOH/g。
所述多元酸为丁二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸或顺丁烯二酸中。
所述多元醇是由1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基1,5-戊二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:0.8:1.4:2.4组成的混合物。
所述二异氰酸酯是由MDI-50、HDI和IPDI以重量比0.5:1.5:1组成的混合物；其中，MDI-50是由重量比为1：1的4,4-MDI和2,4-MDI组成。
所述扩链剂是由丙二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比0.8:1.4:1:2组成的混合物。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为200℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为160℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
实施例3
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 70份
二异氰酸酯 25份
扩链剂 5份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸与多元醇按照1：1.1的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为70mgKOH/g，酸值为1mgKOH/g。
所述多元酸是由壬二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸以重量比3:1:1.8组成的混合物。
所述多元醇是由1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基1,5-戊二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:1:1.8:2.8组成的混合物。
所述二异氰酸酯是由MDI-50、HDI和IPDI以重量比1:2:1组成的混合物；其中，MDI-50是由重量比为1：1的4,4-MDI和2,4-MDI组成。
所述扩链剂是由丙二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:1.8:1:3组成的混合物。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为210℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为170℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
实施例4
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 75份
二异氰酸酯 21份
扩链剂 4份；
其中，聚酯多元醇是由多元酯与多元醇按照1：1.15的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为100mgKOH/g，酸值为1.5mgKOH/g。
所述多元酯为苯酐。
所述多元醇是由甘油、季戊四醇、聚丙二醇和聚ε-己内酯二醇以重量比0.5:1:1.6:1.4组成的混合物。
所述二异氰酸酯是由MDI-50、XDI和TDI以重量比1:0.8:1.4组成的混合物；其中，MDI-50是由重量比为1：1的4,4-MDI和2,4-MDI组成。
所述扩链剂是由对苯二酚双(2-羟乙基)醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚以重量比0.5:1.5:1组成的混合物。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为220℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为180℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
实施例5
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇或聚醚多元醇 80份
二异氰酸酯 17份
扩链剂 3份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸与多元醇按照1：1.2的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为120mgKOH/g，酸值为2mgKOH/g。
所述多元酸是由壬二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸以重量比4:1.5:2.2组成的混合物。
所述多元醇是由甘油、季戊四醇、聚丙二醇和聚ε-己内酯二醇以重量比1:1:2:1.8组成的混合物。
所述二异氰酸酯是由MDI-50、XDI和TDI以重量比1:1:1.8组成的混合物；其中，MDI-50是由重量比为1：1的4,4-MDI和2,4-MDI组成。
所述扩链剂是由对苯二酚双(2-羟乙基)醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚以重量比1:2:1组成的混合物。
一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份将聚酯多元醇或聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为250℃，制得反应物；
（2）将步骤（1）制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为200℃，制得聚氨酯胶粒；
（3）将步骤（2）制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
实施例1-5制得的防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的机械物理性能如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明制得的聚氨酯热塑性弹性体塑化加工良好，可依透湿需求进行调整，自然降解速度快，绿色环保，还可以抗菌和防尘螨。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，其特征在于：所述防水透湿聚氨酯热塑性弹性体由聚氨酯胶粒制得，所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇 40-90份
二异氰酸酯 15-45份
扩链剂 3-12份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸与多元醇按照1：1.01-1.2的摩尔比例经过真空熔融法进行脱水缩聚而成，其羟值为20-120mgKOH/g，酸值为0.1-2mgKOH/g；
所述多元酸是由壬二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸以重量比2-4:0.5-1.5:1.4-2.2组成的混合物；
所述多元醇是由1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基1,5-戊二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2:2.4-3.2组成的混合物；或者，所述多元醇是由甘油、季戊四醇、聚丙二醇和聚ε-己内酯二醇以重量比0.5-1.5:1:1.6-2.4:1.4-2.2组成的混合物；其中，聚丙二醇的分子量为200-2000，聚ε-己内酯二醇的分子量为1000-50000；
所述二异氰酸酯是由MDI-50、HDI和IPDI以重量比0.5-1.5:1.5-2.5:1组成的混合物；或者，所述二异氰酸酯是由MDI-50、XDI和TDI以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2组成的混合物；其中，所述MDI-50是由4,4-MDI和2,4-MDI以重量比为1：1组成的混合物；
所述扩链剂是由丙二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇和1,4-环己烷二甲醇以重量比0.8-1.2:1.4-2.2:1:2-4组成的混合物；或者，所述扩链剂是由对苯二酚双(2-羟乙基)醚、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚以重量比0.5-1.5:1.5-2.5:1组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，其特征在于：所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇 50-80份
二异氰酸酯 20-40份
扩链剂 3-10份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.05-1.15的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为40-100mgKOH/g，酸值为0.5-1.5mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体，其特征在于：所述聚氨酯胶粒由如下重量份的原料组成：
聚酯多元醇 70份
二异氰酸酯 25份
扩链剂 5份；
其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一种与多元醇按照1：1.1的摩尔比例经过真空熔融法进行脱醇及脱水缩聚而成，其羟值为70mgKOH/g，酸值为1mgKOH/g。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种防水透湿聚氨酯热塑性弹性体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)按重量份将聚酯多元醇、二异氰酸酯和扩链剂混合，加热进行反应，反应的温度为180-250℃，制得反应物；
(2)将步骤(1)制得的反应物经双螺杆压出机挤出、造粒，双螺杆压出机的温度为140-200℃，制得聚氨酯胶粒；
(3)将步骤(2)制得的聚氨酯胶粒经单螺杆压出机或吹膜机流延成型，制得防水透湿聚氨酯热塑性弹性体。
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