CN110563912A - 高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于热塑性聚氨酯技术领域。本发明所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，包括以下质量百分含量的原料：聚酯型二醇48％‑70％、二异氰酸酯25％‑40％、扩链剂3％‑13％、抗氧剂0.1％‑0.3％、光稳定剂0.1％‑0.8％、催化剂0.008％‑0.03％；本发明所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，不仅具有较低的收缩率，同时还具有较高的透明性；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，属于热塑性聚氨酯技术领域。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因其具有高强度、高耐磨、硬度范围广、加工温度宽等特点已在众多领域得到广泛的应用。TPU材料在注塑加工过程中，由于软硬段相的结晶、微相分离导致的制品尺寸收缩。对于大尺寸制品的加工，收缩更为明显，直接影响制品的应用，极大限制了TPU在高精度尺寸要求领域的应用发展。
目前，对TPU材料实现低收缩率的方式主要通过添加填料，填料主要分为无机填料和有机填料，无机填料一般为气相二氧化硅、硅藻土等，有机填料一般为玻璃纤维。添加填料会对加工过程中的塑化反应或最终产品的外观产生较大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其不仅具有较低的收缩率，同时还具有较高的透明性；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，包括以下质量百分含量的原料：
所述聚酯型二醇由二元酸和二元醇缩聚得到，所述二元酸包括A组分和B组分，A组分为苯二甲酸或苯类衍生物二甲酸，B组分为丁二酸、己二酸或壬二酸的一种或多种，优选为己二酸。
所述苯二甲酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸等，优选为对苯二甲酸。
所述A组分占二元酸质量总量的5％-10％，B组分占二元酸质量总量的90％-95％。
所述聚酯型二醇的分子量为1000-3000。
所述二异氰酸酯为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、甲苯异氰酸酯或亚苯基-1,4-二异氰酸酯。优选为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI-100)。
所述扩链剂为1,2-丙二醇、1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或多种。优选为2-甲基-1,3-丙二醇(MPO)。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(626)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十二醇酯(DLTDP)中的一种或多种，进一步优选为抗氧剂1010。
所述光稳定剂为Tinuvin 783、Tinuvin 123或Tinuvin 328中的一种或多种。优选为Tinuvin783。
所述催化剂为有机铋类或钛酸酯类。优选为有机铋类催化剂DY-20。
所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，采用一步法合成，具体包括以下步骤：
(1)将聚酯型二醇、抗氧剂、催化剂、光稳定剂混合加热至130-150℃，充分混合均匀；
(2)将二异氰酸酯加热至45-55℃；将扩链剂加热至45-55℃；
(3)将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行充分熟化；
(4)经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
本发明通过在聚酯多元醇的二元酸组分中引入刚性含苯环结构的二甲酸组分，通过破坏软链段的结晶，使得材料加工的制品具有低收缩性，不仅可以实现材料的低收缩率，还能保证最终产品的透明性，同时简化生产工艺、保证产品质量稳定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过结构的优化改进，可降低产品的收缩率，最终实现制品与模具尺寸的高度一致性；
(2)采用本发明所述的配方和制备方法制备的TPU产品，低硬度(75A-98A)，产品可以实现收缩率低于0.5％，；另外采用该方法制备的TPU制品的透光率有显著的提高；
(3)本发明聚酯多元醇结构中引入苯或苯类衍生物二元酸，提升材料的刚性和耐磨性，制备的TPU耐刮檫性能好，负载2N来回摩擦1000次无伤痕；
(4)因不加入外加填料，本发明简化了生产工艺，有效保证产品质量稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
以下所用原料均为市售。
实施例1
所述高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分数的原料制成：
所述的聚酯型二醇分子量为3000。
所述的聚酯型二醇由二元酸和二元醇组成。二元酸组分中A(对苯二甲酸组分)/B(己二酸)为5％/95％。二元醇组分为1,4-丁二醇。
制备工艺：聚酯型二醇、1010、DY-20、Tinuvin 783混合加热至140±10℃，充分混合均匀；MDI-100加热至50±5℃；MPO加热至50±5℃；将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行充分熟化。经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
实施例2
所述高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分数的原料制成：
所述的聚酯型二醇分子量为2000。
所述的聚酯型二醇由二元酸和二元醇组成。二元酸组分中A(对苯二甲酸组分)/B(己二酸)为7％/93％。二元醇组分为乙二醇与1,4-丁二醇混合物，混合比例为1:1。
制备工艺：聚酯型二醇、1010、DY-20、Tinuvin 783混合加热至140±10℃，充分混合均匀；HDI加热至50±5℃；PDO加热至50±5℃；将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行充分熟化。经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
实施例3
所述高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分数的原料制成：
所述的聚酯型二醇分子量为1000。
所述的聚酯型二醇由二元酸和二元醇组成。二元酸组分中A(对苯二甲酸组分)/B(己二酸)为10％/90％。二元醇组分为乙二醇与1,2-丙二醇混合物，混合比例为1:1。
制备工艺：聚酯型二醇、626、TPT、Tinuvin 783混合加热至140±10℃，充分混合均匀；MDI-100加热至50±5℃；MPO加热至50±5℃；将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行充分熟化。经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
对比例1
所述高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分数的原料制成：
所述的聚酯型二醇分子量为3000。
所述的聚酯型二醇由二元酸和二元醇组成。二元酸组分为己二酸。二元醇组分为1,4-丁二醇。
制备工艺：聚酯型二醇、1010、DY-20、Tinuvin 783混合加热至140±10℃，充分混合均匀；MDI-100加热至50±5℃；MPO加热至50±5℃；将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行充分熟化。经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
实施例和对比例中粒子性能对比如表1所示。
表1
通过上述检测数据可以看出，本发明所述的降低TPU收缩率的方法可以有效的降低最终制品的收缩率，并且随着二元酸中对苯二甲酸添加比例的增加，收缩率降低幅度有所提升。并且，此方法可以明显改善产品的透明性。以上所述均为本发明优选的实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明还可以有不同的变化和更改，凡在本发明的原则和精神内，所作出的相应修改，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：包括以下质量百分含量的原料：
所述聚酯型二醇由二元酸和二元醇缩聚得到，所述二元酸包括A组分和B组分，A组分为苯二甲酸或苯类衍生物二甲酸，B组分为丁二酸、己二酸或壬二酸的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：A组分占二元酸质量总量的5％-10％，B组分占二元酸质量总量的90％-95％。
3.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：聚酯型二醇的分子量为1000-3000。
4.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：二异氰酸酯为4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、甲苯异氰酸酯或亚苯基-1,4-二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：扩链剂为1,2-丙二醇、1,3-丙二醇或2-甲基-1,3-丙二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：光稳定剂为Tinuvin 783、Tinuvin 123或Tinuvin 328中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：催化剂为有机铋类或钛酸酯类。
9.一种权利要求1-8任一所述的高透明低收缩热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将聚酯型二醇、抗氧剂、催化剂、光稳定剂混合加热至130-150℃混合；
(2)将二异氰酸酯加热至45-55℃；将扩链剂加热至45-55℃；
(3)将加热后的原料经过精准计量后经高速搅拌头注入到输送带上，输送带经过烘道过程中，物料进行熟化；
(4)经过烘道的TPU板片经过粉碎机破碎，并将TPU碎片送至双螺杆挤出机中，并经过水下切系统造粒后得到最终制品。
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