CN111016129A - 一种高物性tpu的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高物性TPU的生产方法，是以TPU为原料，将TPU置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护下混炼，得到所述高物性TPU。本发明一种高物性TPU的生产方法，生产得到的TPU产品流动性好，注塑成型时容易射出，成型性好，成型周期短，且物性提升，可用于高转写率的产品以及薄件的快速射出成型。

Description

一种高物性TPU的生产方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及的是一种高物性TPU的生产方法。
背景技术
近十余年来，热塑性弹性体(TPE)在市场上得到了广泛的应用，这种高分子材料不但具有良好的物性，且易于加工成型，余料可回收利用，符合目前环保材料的发展趋势，加上企业不断的创新研发，热塑性弹性体的种类更加齐全，应用也更广泛。到目前位为止，TPE材料包括TPS、TPV、TPU、TPVC、TPA、TPEE等多种种类。
其中，TPU(热塑性聚氨酯弹性体)属于一类在其分子链中含有较多氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)的弹性聚合物材料。它是由二异氰酸酯和带有端羟基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇链增长剂相互反应而制得，TPU具有机械强度高、耐磨性能好、抗冲击性好、耐油性好和硬度范围广等性能优势，使其在鞋材、软管、线缆护套、薄膜、合成革、手机套、滚轮、汽车配件、胶粘剂、纺织涂层和织物标签等领域都有应用。
TPU现在广泛应用于注塑、挤出、吹气、压延及溶解成溶液型树脂等加工方式，成为塑胶加工业者经常使用的塑胶材料。但TPU在加工上的流动性差，针对高转写率的产品(如牙刷毛，需要使用流动性好、粘度低的TPU，但其物性将随之变差，使得TPU的应用受到制约。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高物性TPU的生产方法，生产得到的TPU产品流动性好，注塑成型时容易射出，成型性好，成型周期短，且物性提升，可用于高转写率的产品以及薄件的快速射出成型。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种高物性TPU的生产方法，是以TPU为原料，将TPU置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护下混炼，得到所述高物性TPU，所述TPU为聚酯型TPU、聚醚型TPU、聚己内酯型TPU或者聚碳酸酯型TPU，所述TPU为邵氏硬度在70A～64D的TPU。
所述TPU为邵氏硬度在80A～98A的TPU。
所述混炼的转速为50～200rpm，所述混炼的温度为150～240℃，所述混炼的时间为1～10min。
所述混炼的时间为2～6min。
所述TPU置于密闭双螺杆挤出机之前先进行干燥，所述干燥的温度为100～120℃，所述干燥的时间为2～4h。
采用上述技术方案后，本发明一种高物性TPU的生产方法，选择合适硬度的TPU作为原料，将TPU置于密闭双螺杆挤出机内进行混炼，充氮气的作用是为了防止TPU氧化裂解，得到的高物性TPU与未经混炼的TPU相比，粘度下降40％左右，熔融指数提升2倍左右，硬度保持不变，拉伸强度和耐冲击强度均有提升，得到了一种流动性好且物性高的TPU产品。该高物性TPU由于流动性好，使其注塑成型时容易射出，成型性好，成型周期缩短，且物性提升，可用于高转写率的产品以及薄件的快速射出成型。
进一步，所述混炼的转速为50～200rpm，所述混炼的温度为150～240℃，所述混炼的时间为1～10min，通过控制混炼条件，从而确保得到的高物性TPU的流动性和物性得到有效地改善。
附图说明
图1为各实施例中高物性TPU的熔融粘度与混炼时间的关系图(图中，0min是以TPU原料完全熔融时起计)。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
一种高物性TPU的生产方法，是以TPU为原料，将TPU置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护下混炼，得到所述高物性TPU，所述TPU为聚酯型TPU、聚醚型TPU、聚己内酯型TPU或者聚碳酸酯型TPU，所述TPU为邵氏硬度在70A～64D的TPU。
所述TPU为邵氏硬度在80A～98A的TPU。
所述混炼的转速为50～200rpm，所述混炼的温度为150～240℃，所述混炼的时间为1～10min。
所述混炼的时间为2～6min。
所述TPU置于密闭双螺杆挤出机之前先进行干燥，所述干燥的温度为100～120℃，所述干燥的时间为2～4h。
以下列举几个实施例及相关实验数据对本发明的技术方案进行阐述和说明。
一、高物性TPU的生产
实施例1
一种高物性TPU的生产方法，是以聚醚型TPU为原料，其型号、硬度和密度如表1所示，先将该聚醚型TPU置于烘箱，在100℃下干燥4h，然后置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护、转速为100rpm、温度为200℃的条件下混炼1～10min，得到高物性TPU，型号记为TPU-E385A。
实施例2
一种高物性TPU的生产方法，是以聚醚型TPU为原料，其型号、硬度和密度如表1所示，先将该聚醚型TPU置于烘箱，在100℃下干燥4h，然后置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护、转速为100rpm、温度为200℃的条件下混炼1～10min，得到高物性TPU，型号记为TPU-E390A。
实施例3
一种高物性TPU的生产方法，是以聚醚型TPU为原料，其型号、硬度和密度如表1所示，先将该聚醚型TPU置于烘箱，在100℃下干燥4h，然后置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护、转速为100rpm、温度为210℃的条件下混炼1～10min，得到高物性TPU，型号记为TPU-E395A。
以上各实施例中的TPU原料由昆胜高分子材料(福建)有限公司提供。
表1实施例1～3中各TPU的指标
实施例 型号 邵氏硬度(shore A) 密度(g/cm<sup>3</sup>)
1 TPU-E385A 85 1.12
2 TPU-E390A 90 1.12
3 TPU-E395A 95 1.13
二、高物性TPU的性能测试
1、高物性TPU的粘度测试
测试实施例1～3中得到的高物性TPU的粘度，粘度随着混炼时间的变化关系图如图1所示，结果表明，混炼时间短，粘度变化不大，以TPU原料完全熔融时为0min计算，当时间超过5min时，粘度降低明显，由于原料完全熔融前还需要时间，因此，TPU的混炼时间控制在2～6min为宜。
从图1还可以对比得到TPU混炼前后的粘度变化，结果如表2所示，经过混炼5min(以TPU原料完全熔融时为0min计算)后，得到的混炼后的高物性TPU与未经混炼的TPU相比，粘度下降40％左右，流动性变好。
表2实施例1～3中各高物性TPU的粘度变化
实施例 型号 粘度下降(％)
1 TPU-E385A 43.9
2 TPU-E390A 43.1
3 TPU-E395A 45
2、TPU的熔融指数测试
测试实施例1～3中混炼前的TPU原料以及混炼5min(以TPU原料完全熔融时为0min计算)得到的高物性TPU的熔融指数(测定条件为190℃/负重10kg)，并对二者的熔融指数进行对比，结果如表3所示，结果表明，经过混炼的各高物性TPU的熔融指数提升2倍左右，说明其流动性变好。
表3混炼前后TPU的熔融指数
实施例 型号 混炼前(g/10min) 混炼后(g/10min)
1 TPU-E385A 18.5 42.8
2 TPU-E390A 16.7 40.4
3 TPU-E395A 23.5 39.1
3、TPU的物性测试
分别对实施例1～3中混炼前的TPU原料以及混炼5min(以TPU原料完全熔融时为0min计算)得到的高物性TPU进行拉伸试验，并对二者的物性进行对比，结果如表4所示，结果表明，经过混炼的各高物性TPU的物性，伴随粘度的下降，其拉伸强度没有降低，反而都提升10％以上，断裂伸长率提升40％以上，说明该高物性TPU的拉伸强度和耐冲击强度均有提升，拉伸模量略微下降，说明该高物性TPU的硬度变化不大。
表4混炼前后TPU的物性比较
Figure BDA0002279059810000061
4、TPU的分子量比较
分别对实施例1～3中混炼前的TPU原料以及混炼5min(以TPU原料完全熔融时为0min计算)得到的高物性TPU进行分子量量测(APC)，并对二者的分子量进行对比，结果如表5所示，结果表明，混炼后得到的各高物性TPU的重量分子量降低了30％以上，因此流动性变好是合理的，且混炼后各高物性TPU的分子量分布变窄(PDI值下降)，因此物性也有所提升。
表5混炼前后TPU的分子量比较
Figure BDA0002279059810000071
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种高物性TPU的生产方法，是以TPU为原料，其特征在于：将TPU置于密闭双螺杆挤出机内，充氮气，在氮气保护下混炼，得到所述高物性TPU，所述TPU为聚酯型TPU、聚醚型TPU、聚己内酯型TPU或者聚碳酸酯型TPU，所述TPU为邵氏硬度在70A～64D的TPU。
2.根据权利要求1所述的一种高物性TPU的生产方法，其特征在于：所述TPU为邵氏硬度在80A～98A的TPU。
3.根据权利要求1所述的一种高物性TPU的生产方法，其特征在于：所述混炼的转速为50～200rpm，所述混炼的温度为150～240℃，所述混炼的时间为1～10min。
4.根据权利要求3所述的一种高物性TPU的生产方法，其特征在于：所述混炼的时间为2～6min。
5.根据权利要求1所述的一种高物性TPU的生产方法，其特征在于：所述TPU置于密闭双螺杆挤出机之前先进行干燥，所述干燥的温度为100～120℃，所述干燥的时间为2～4h。
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