CN109265966B - 可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法，该可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体包括质量比为90：10至35：65的含不饱和双键混炼型热塑性聚氨酯和氟硅混炼橡胶；以及以聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体的总质量百分比含量的以下组分：含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体1～10％、催化剂0.1～1％、抑制剂0.1～1％、抗氧剂0.01％～5％、光稳定剂0.05％～3％、水解稳定剂0.05％～5％以及含氢氟硅油交联剂。本发明结合了TPU的耐久性、耐磨损性和注射成型性与氟硅橡胶高低温柔软性、耐紫外线性、同时具有憎水憎油的特点，可显著提高体感舒适度，并具有良好的性价比，能更好的满足可穿戴设备对材料日益提高的要求。

Description

可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
可穿戴设备最初是以智能手表和健身追踪器的手环为代表，随着传感器技术的发展，可穿戴设备衍生出不少新的品类，诸如Shoes类、Glass类、配饰类以及医疗类等。可穿戴设备对材料的要求也日益提高，由于贴近皮肤，要求对人体皮肤和健康无害、体感舒适、软触感良好、耐久性和耐磨损性良好以及较高的性价比。目前，适合可穿戴设备的材料主要有：TPU、TPSiV、氟橡胶、TPES等，其中综合性能和性价比最适合的是TPU材料，TPU材料具有良好的耐久性、耐磨损性、软触感和注射成型性，但TPU材料容易吸潮，使得人体出汗时体感舒适度降低。
氟硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子侧链上引入氟烷基或氟芳基得到的聚合物，氟硅橡胶品种很多，获得广泛应用的为甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶，代号MFVQ。MFVQ结合了硅橡胶的耐热、耐寒、耐候和氟橡胶的憎水耐油、耐溶剂等优点，且具有低的压缩永久变形和很好的高温下拉伸强度保持率和低温柔软性，可在-50～180℃下长期使用，是一种综合性能十分优异的合成橡胶。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法，能结合了TPU的耐久性、耐磨损性和注射成型性与氟硅橡胶高低温柔软性、耐紫外线性、同时具有憎水憎油的特点，可显著提高体感舒适度，并具有良好的性价比，能更好的满足可穿戴设备对材料日益提高的要求。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，包括质量比为90：10至35：65的含不饱和双键混炼型热塑性聚氨酯和氟硅混炼橡胶；
以及以聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体的总质量百分比含量的以下组分：
Figure BDA0001801914560000021
以及官能度大于2的含[≡Si-H]的含氢氟硅油交联剂，含氢氟硅油交联剂的[≡Si-H]与氟硅混炼橡胶和含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体中的[C＝C]摩尔比为1～1.5。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯或聚碳酸酯型热塑性聚氨酯中的至少一种。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中氟硅混炼橡胶包括以下组分和重量份数：
甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶 100份；
气相白炭黑 10～50份；
羟基氟硅油 1～5份；
上述组分在100～200℃温度下，混炼0.5～2小时制得。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中催化剂为含1％质量份数铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物的催化剂母胶。催化剂母胶制备方法为：按比例准确称取氟硅橡胶生胶和催化剂，生胶返炼后，将催化剂分少量多次加入，充分混合均匀后即为催化剂母胶。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中抑制剂为马来酸二烯丙酯和富马酸二乙酯中的至少一种。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(壬基苯酯)、酚噻嗪、硫代酸酯中的至少一种。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中光稳定剂包括水杨酸类、邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类和三嗪类中的至少一种。
上述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体中水解稳定剂为碳化二亚胺类化合物。
本发明还提供可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
(1)室温条件下采用混炼设备将氟硅混炼橡胶、交联剂、催化剂和抑制剂混炼均匀，的预处理物备用；
(2)惰性气体保护下90～120℃将热塑性聚氨酯进行干燥处理1～3小时备用；惰性气体保护下40～90℃将含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体进行干燥处理8～12小时备用；
(3)将步骤(1)获得的预处理物、步骤(2)干燥处理的热塑性聚氨酯和含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体、抗氧剂、光稳定剂和水解稳定剂加入到密炼机中，密炼机转速60～90rpm，共混温度160～200℃，达到稳态后，动态硫化反应2～7分钟；
(4)将步骤(4)获得的产物通过双锥喂料机送入啮合同向旋转双螺杆挤出机中进行后动态硫化，双螺杆挤出机各区温度为160～200℃，螺杆转速120～300rpm，动态硫化时间为2～5分钟；熔融挤出即可。
本发明的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体结合了TPU的耐久性、耐磨损性和注射成型性与氟硅橡胶高低温柔软性、耐紫外线性、同时具有憎水憎油的特点，可显著提高体感舒适度，并具有良好的性价比，能更好的满足可穿戴设备对材料日益提高的要求。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
本发明的实施例1～3中所用到原材料如下：
氟硅胶生胶：牌号FSIR-0106,福塞尔高新材料有限公司；
气相白炭黑：牌号CAB-O-SIL EH-5,CABOT公司；
羟基氟硅油：牌号FSIR-0901,福塞尔高新材料有限公司；
铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物：AR,美国Alfa公司；
热塑性聚氨酯：牌号分别为WHT-1580、WHT-1565、WHT-1585，万华化学公司；
交联剂：含氢氟硅油，牌号FSIR-0905,福塞尔高新材料有限公司；
抑制剂：马来酸二烯丙酯，AR，国药化学试剂公司；
含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体：牌号Millathane 76，TSE Industries公司；
抗氧剂：抗氧剂1010；
光稳定剂：UV-531；
水解稳定剂：多碳化二亚胺，牌号Stabaxol P,莱茵化学公司。
氟硅混炼橡胶制备过程如下：将100份氟硅胶生胶、20份气相白炭黑和25份羟基氟硅油依次加入到密炼机中，密炼温度160℃，密炼机转速70rpm，密炼时间1.5小时。
催化剂母胶制备过程如下：室温条件下，按比例准确称取氟硅橡胶生胶和铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物，生胶返炼后，将铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物分少量多次加入，充分混合均匀后即为含1％质量份数铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物的催化剂母胶。
实施例1～3照表1配方制备步骤如下：
(1)室温条件下采用混炼设备将氟硅混炼橡胶、交联剂、催化剂和抑制剂混炼均匀，的预处理物备用；
(2)氮气保护下110℃将热塑性聚氨酯进行干燥处理3小时备用；氮气保护下80℃将含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体进行干燥处理12小时备用；
(3)将步骤(1)获得的预处理物、步骤(2)干燥处理的热塑性聚氨酯和含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体、抗氧剂、光稳定剂和水解稳定剂加入到密炼机中，密炼机转速70rpm，共混温度180℃，达到稳态后，动态硫化反应3分钟；
(4)将步骤(4)获得的产物通过双锥喂料机送入啮合同向旋转双螺杆挤出机中进行后动态硫化，双螺杆挤出机各区温度从喂料段到机头温度依次为160℃、170℃、180℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、190℃、190℃，挤出螺杆长径比为48，挤出螺杆转速180rpm，动态硫化时间为3分钟；熔融挤出即可。
表1实施例1～3配方表
Figure BDA0001801914560000051
实施例1～3的性能测试结果如表2所示：
表2实施例1～3的性能测试表
Figure BDA0001801914560000052
其中耐油测试：采用ASTM标准油“IRM903”(属于非极性和弱极性的烃类混合物)，经过100℃，48小时耐油测试。
从表2数据可见，本发明的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体结合了TPU的耐久性、耐磨损性和注射成型性与氟硅橡胶高低温柔软性、同时具有憎水憎油的特点，可显著提高体感舒适度，并具有良好的性价比，能更好的满足可穿戴设备对材料日益提高的要求。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，包括质量比为90：10至35：65的热塑性聚氨酯和氟硅混炼橡胶； 以及
以所述聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体的总质量百分比含量的以下组分：
含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体 1～10%；
催化剂 0.1～1%；
抑制剂 0.1～1%；
抗氧剂 0.01%～5%；
光稳定剂 0.05%～3%；
水解稳定剂 0.05%～5%；
以及官能度大于2的含
Figure 582150DEST_PATH_IMAGE002
的含氢氟硅油交联剂，所述含氢氟硅油交联剂的
Figure DEST_PATH_IMAGE004
与氟硅混炼橡胶和含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体中的
Figure DEST_PATH_IMAGE006
摩尔比为1～1.5 ；
所述氟硅混炼橡胶包括以下组分和重量份数：
甲基乙烯基三氟丙基硅橡胶 100份；
气相白炭黑 10～50份；
羟基氟硅油 1～5份；
上述组分在100～200℃温度下，混炼0.5～2小时制得。
2.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯、聚醚型热塑性聚氨酯或聚碳酸酯型热塑性聚氨酯中的至少一种。
3.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述催化剂为含1%质量份数铂-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物的催化剂母胶。
4.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述抑制剂为马来酸二烯丙酯和富马酸二乙酯中的至少一种。
5.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三（壬基苯酯）、酚噻嗪、硫代酸酯中的至少一种。
6.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述光稳定剂包括水杨酸类、邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类和三嗪类中的至少一种。
7.一种如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体，其特征在于，所述水解稳定剂为碳化二亚胺类化合物。
8.如权利要求1所述的可穿戴设备用聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）室温条件下采用混炼设备将氟硅混炼橡胶、交联剂、催化剂和抑制剂混炼均匀，获得预处理物备用；
（2）惰性气体保护下90～120℃将热塑性聚氨酯进行干燥处理1～3小时备用；惰性气体保护下40～90℃将含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体进行干燥处理8～12小时备用；
（3）将步骤（1）获得的预处理物、步骤（2）干燥处理的热塑性聚氨酯和含不饱和双键混炼型聚氨酯弹性体、抗氧剂、光稳定剂和水解稳定剂加入到密炼机中，密炼机转速60～90rpm，共混温度160～200℃，达到稳态后，动态硫化反应2～7分钟；
（4）将步骤（4）获得的产物通过双锥喂料机送入啮合同向旋转双螺杆挤出机中进行后动态硫化，双螺杆挤出机各区温度为160～200℃，螺杆转速120～300rpm，动态硫化时间为2～5分钟；熔融挤出即可。
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