CN107245226A - 一种耐磨的tpu材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨的TPU材料，以质量份计，包括以下组份：TPU20‑30份，聚酯短纤维70‑80份，环氧树脂20‑30份，塑化剂6‑8份，固化剂10‑20份。本发明一种耐磨的TPU材料具有普通体材料的在除去外力后能恢复原状的能力，添加TPU后，本发明的材料还具有耐摩擦，硬度高的特点，又加入塑化剂，提升材料的加工性能，而塑化剂是采用混合酸酐副产物，减少了废物排放，保护了环境。

Description

一种耐磨的TPU材料
技术领域
本发明涉及特种TPU材料领域，尤其涉及一种耐磨的TPU材料。
背景技术
与橡胶相比，弹性体更侧重的含义是一种物理和材料学的概念，它的范畴更为广泛。弹性体中除橡胶外，还包括众多弹性变形迥异、大分子链交联方式多样化的高分子材料。根据弹性体是否可塑化可以分为热固性弹性体、热塑性弹性体二大类。热固性弹性体，这也就是传统意义的橡胶（Rubber），热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer），缩写为TPE，为上世纪90年代开始逐渐被越来越多的商业化应用。这个分类同样也说明了这二类弹性体加工所采用的是二种不同的方式：橡胶用热固性设备加工，TPE采用热塑性设备加工。热塑性弹性体（thermoplastic elastomer，TPE）的定义为：在常温下显示橡胶弹性，在高温下能够塑化成型的高分子材料。因此，这类聚合物兼有热塑性橡胶和热塑性塑料的某些特点。热塑性弹性体高分子链的基本结构特点是它同时串联或接枝某些化学组成不同的塑料段（硬段）和橡胶段（软段）。硬段间的作用力足以凝集成微区（如玻璃化微区或结晶微区），形成分子间的物理“交联”。软段则是自有旋转能力较大的高端性链段。
随着人们需求的增加，普通的体材料已经难以满足人们的需求，因此，需要设计一种耐磨的TPU材料。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，提供一种耐磨的TPU材料。
本发明通过下述方案实现：
一种耐磨的TPU材料，以质量份计，包括以下组份：
TPU 20-30份，
聚酯短纤维 70-80份，
环氧树脂 20-30份，
塑化剂 6-8份，
固化剂 10-20份。
所述TPU由热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体和丁二醇和离子交换树脂组合而成，其中，所述的热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体占所述TPU的质量百分比的44%-48%，所述的丁二醇占所述TPU的质量百分比的10%-12%，所述的离子交换树脂占所述TPU的质量百分比的42%-44%。
所述塑化剂为C10混合酸酐，所述C10混合酸酐为苯酐、偏酐的混合物。
所述固化剂为二氨基二氯二苯甲烷。
以质量份计，该材料还包括以下组份：固化剂0-20份，抗氧剂0.02-0.1份，抗水解剂0.02-0.1份，相容剂0.5-5份。
本发明的有益效果为：
本发明一种耐磨的TPU材料具有普通体材料的在除去外力后能恢复原状的能力，添加TPU后，本发明的材料还具有耐摩擦，硬度高的特点，又加入塑化剂，提升材料的加工性能，而塑化剂是采用混合酸酐副产物，减少了废物排放，保护了环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明：
实施例1
一种耐磨的TPU材料，以质量份计，包括以下组份：
TPU 30份，
聚酯短纤维 75份，
环氧树脂 20份，
塑化剂 8份，
固化剂 15份。
所述TPU由热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体和丁二醇和离子交换树脂组合而成，其中，所述的热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体占所述TPU的质量百分比的44%-48%，所述的丁二醇占所述TPU的质量百分比的10%-12%，所述的离子交换树脂占所述TPU的质量百分比的42%-44%。
所述塑化剂为C10混合酸酐，所述C10混合酸酐为苯酐、偏酐的混合物。
所述固化剂为二氨基二氯二苯甲烷。
以质量份计，该材料还包括以下组份：固化剂10份，抗氧剂0.02份，抗水解剂00.1份，相容剂3份。本发明的材料中还加入了抗水解剂和相容剂，本实施例中抗水解剂选择碳化二亚胺类的物质，机理就是碳化二亚胺类物质优先与水分子作用，而减少和延长对本发明的材料的分子链中酰胺键的水解。相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂。在本实施例中，相容剂选择马来酸酐接枝相容剂，加入相容剂使得本发明的TPU和聚酯短纤维两种聚合物的相容性大大提升，使之两种聚合物间粘接力增大，形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀，即相容化。相容剂之所以能使两种性质不同的聚合物相容化，是因为在其分子中具有分别能与两种聚合物进行物理或化学结合的基团的缘故。
实施例2
一种耐磨的TPU材料，以质量份计，包括以下组份：
TPU 20份，
聚酯短纤维 80份，
环氧树脂 25份，
塑化剂 6份，
固化剂 20份。
所述TPU由热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体和丁二醇和离子交换树脂组合而成，其中，所述的热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体占所述TPU的质量百分比的44%-48%，所述的丁二醇占所述TPU的质量百分比的10%-12%，所述的离子交换树脂占所述TPU的质量百分比的42%-44%。
所述塑化剂为C10混合酸酐，所述C10混合酸酐为苯酐、偏酐的混合物。
所述固化剂为二氨基二氯二苯甲烷。
以质量份计，该材料还包括以下组份：固化剂20份，抗氧剂0.6份，抗水解剂0.02份，相容剂5份。
本发明的材料中加入了TPU，TPU的分子基本上是线型的，没有或很少有化学交联。线型聚氨酯分子链之间存在着许多氢键构成的物理交联，氢键对其形态起到强化作用，从而赋予许多优良的性能，如高模量、高强度，优良的耐磨性、耐化学品、耐水解性、耐髙低温和耐霉菌性。在本发明中TPU与聚酯短纤维相互结合形成多维结构，增加材料的物理强度，废弃物料能够回收并重新利用，生产或加工过程中可使用不同助剂或填料来改善某些物理性能并降低成本。
在本发明的材料中，根据实际应用环境的变化，还可以加入辅料，如塑化剂、固化剂、抗氧剂、抗水解剂、相容剂等。在本发明的材料加工中加入塑化剂可以使其柔韧性增强，容易加工，使得TPU、聚酯短纤维等可以快速的交融在一起，缩短了加工时间，提升了产品品质。固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。各种固化剂的固化温度各不相同，固化物的耐热性也有很大不同。一般地说，使用固化温度高的固化剂可以得到耐热优良的固化物。本发明的材料中加入的就是固化温度较高的酚醛和酸酐作为固化剂。
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。本发明的材料中优先选择芳香胺类抗氧剂，又称为橡胶防老剂，是生产数量最多的一类，这类抗氧剂价格低廉，抗氧效果显著，芳香胺类抗氧剂可防止由氢过氧化物分解为自由基是所导致的链的支化。
实施例3
一种耐磨的TPU材料，以质量份计，包括以下组份：
TPU 25份，
聚酯短纤维 70份，
环氧树脂 30份，
塑化剂 7份，
固化剂 10份。
所述TPU由热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体和丁二醇和离子交换树脂组合而成，其中，所述的热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体占所述TPU的质量百分比的44%-48%，所述的丁二醇占所述TPU的质量百分比的10%-12%，所述的离子交换树脂占所述TPU的质量百分比的42%-44%。
所述塑化剂为C10混合酸酐，所述C10混合酸酐为苯酐、偏酐的混合物。
所述固化剂为二氨基二氯二苯甲烷。
以质量份计，该材料还包括以下组份：固化剂0份，抗氧剂0.1份，抗水解剂0.06份，相容剂0.5份。
甲苯二异氰酸酯易与含有活性氢原子的化合物作用，与二元醇作用而成线型聚氨基甲酸酯或聚氨酯树脂。氨酯弹性体是一类主链上含有大量氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，一般由多元醇、多异氰酸酯和扩链剂反应而成，其原料品种繁多，配方多种多样，可调范围大，由于软段和硬段之间热力学不相容性，软段及硬段能够通过分散聚集形成独立的微区，具有微相分离结构，从而赋予了聚氨酯弹性体优良的力学性能。其硬度可调范围大，耐磨性能优异，从而被广泛作为耐磨材料使用。但聚氨酯的耐磨性能受各种因素影响较大，而本发明使用甲苯二异氰酸酯作为主要原材料制备聚氨酯树脂可以显著提升材料的耐磨性。
增塑剂是工业上被广泛使用的高分子材料助剂，在塑料加工中添加这种物质，可以使其柔韧性增强，容易加工。本发明中加入塑化剂可以提升材料的加工性能，避免由于耐磨性能的提高而影响加工性能，而且本发明的塑化剂是利用在生产实际中产生的副产物苯酐、偏酐等混合物，目前全国有七十多套均苯四甲酸装置，每年约产生十万吨以上C10混合酸酐副产物，装置所产生的副产物主要是苯酐、偏酐等混合物。所有生产企业其副产物都是委托固废处理公司处理，处理成本较高，不符合清洁生产、节能减排、循环经济的社会共识和经济理念，更加没有发挥其副产物的应用价值，造成资源浪费，通过本发明的材料可以大量使用这种副产物，减少了废物排放，保护了环境。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种耐磨的TPU材料，其特征在于，以质量份计，包括以下组份：
TPU 20-30份，
聚酯短纤维 70-80份，
环氧树脂 20-30份，
塑化剂 6-8份，
固化剂 10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨的TPU材料，其特征在于：所述TPU由热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体和丁二醇和离子交换树脂组合而成，其中，所述的热塑性聚氨酯弹性体橡胶本体占所述TPU的质量百分比的44%-48%，所述的丁二醇占所述TPU的质量百分比的10%-12%，所述的离子交换树脂占所述TPU的质量百分比的42%-44%。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨的TPU材料，其特征在于：所述塑化剂为C10混合酸酐，所述C10混合酸酐为苯酐、偏酐的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨的TPU材料，其特征在于：所述固化剂为二氨基二氯二苯甲烷。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨的TPU材料，其特征在于，以质量份计，该材料还包括以下组份：固化剂0-20份，抗氧剂0.02-0.1份，抗水解剂0.02-0.1份，相容剂0.5-5份。
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