CN112341801B - 一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:TPU颗粒60‑80%、聚丙烯10‑20%、聚乙烯5‑10%、钙盐晶须1‑5%、玻璃纤维1‑5%和抗氧剂0.5‑2%。本发明的热塑性聚氨酯弹性体具有0.5%以下的低收缩率,并且具有良好的力学性能,适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,涉及一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
聚氨酯材料在汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域具有应用价值,但是目前其易翘曲、收缩率大使其应用受到一定限制。因此,制备低收缩率的材料是本领域的研究重点。
CN101759934A公开了一种高流动、高韧性、低收缩率填充改性聚丙烯材料,按以下重量百分比计的原料配制成:聚丙烯45~80%,粉状聚乙烯5~18%,无机填料8~25%,钙盐晶须5~12%,抗氧剂0.1-1%,其他助剂0-2%,该发明的优点是:1、本发明通过加入适量粉状聚乙烯明显改善了无机填料在复合材料体系中的分散能力,进而提高聚丙烯复合材料的流动性;2、通过采用粒径较小的无机填料,克服以往无机填料填充聚丙烯材料韧性不足的缺点;3、同时通过侧向喂料的办法,将钙盐晶须加入到挤出机中,保持了晶须原有的长径比特性,充分发挥了晶须降低收缩率的作用。但是其收缩率仍有待进一步的降低,并且其并不能带给聚氨酯材料以收缩率的降低。
因此,在本领域中,期望开发一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体材料。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。本发明的热塑性聚氨酯弹性体收缩率低,力学性能良好,适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
在本发明中,为了降低热塑性聚氨酯弹性体的收缩率,加入聚丙烯和聚乙烯以及和玻璃纤维来降低收缩率,但是玻璃纤维的加入会破坏聚丙烯的结晶度,进而影响材料的整体收缩率,但是本发明中还加入钙盐晶须,其和玻璃纤维共同加入,解决了这一问题,一方面较少对聚丙烯的结晶度的破坏,另一方面二者协同作用进一步降低了热塑性聚氨酯弹性体的收缩率。
本发明所述的低收缩率是指收缩率按照ISO2577的方法进行测试,其值在0.5%以下。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,TPU颗粒的用量可以为60%、63%、65%、68%、70%、73%、75%、78%或80%。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,聚丙烯的用量可以为10%、12%、14%、15%、16%、18%或20%。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,聚乙烯的用量可以为5%、6%、7%、8%、9%、10%。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,钙盐晶须的用量可以为1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%或5%。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,玻璃纤维的用量可以为1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%或5%。
在本发明中,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料中,抗氧剂的用量可以为0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%或2%。
优选地,所述TPU颗粒为聚醚性TPU颗粒。
优选地,所述聚丙烯为共聚聚丙烯,其在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为10-40g/10min,例如10g/10min、13g/10min、15g/10min、18g/10min、20g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、35g/10min、38g/10min或40g/10min。
优选地,所述聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为20-40g/10min,例如20g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、35g/10min、38g/10min或40g/10min。
优选地,所述钙盐晶须为硫酸钙晶须和/或碳酸钙晶须。
优选地,所述钙盐晶须的长径比大于等于40(例如可以为40、38、35、30、28、25、20、15、10、8等),粒径小于等于8微米(例如7.5微米、7微米、6微米、5微米、4微米、3微米、2微米、1微米等)。
优选地,所述玻璃纤维的长度为1mm-30mm,例如1mm、2mm、5mm、8mm、10mm、13mm、15mm、18mm、20mm、25mm、28mm或30mm。
优选地,所述抗氧剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂168或抗氧剂618中的任意一种或至少两种的组合。
另一方面,本发明提供了如上所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂混合,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维进行混合,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
在本发明中,将钙盐晶须和玻璃纤维进行混合后从侧喂料口加入双螺杆挤出机能够避免破坏钙盐晶须的长径比,而且也可以降低玻璃纤维对聚丙烯结晶度的破坏,使得钙盐晶须和玻璃纤维能够充分发挥二者的协同作用,降低热塑性聚氨酯弹性体的收缩率。
优选地,步骤(1)所述混合的转速为600-1000r/min,例如600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min。
优选地,步骤(1)所述混合的时间为10-20min,例如10min、12min、14min、15min、17min、19min或20min。
优选地,步骤(2)所述混合的转速为100-300r/min,例如100r/min、120r/min、150r/min、180r/min、200r/min、250r/min、280r/min或300r/min。
优选地,步骤(2)所述混合的时间为10-20min,例如10min、12min、14min、15min、17min、19min或20min。
优选地,步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的转速为200-500r/min,例如200r/min、220r/min、250r/min、280r/min、300r/min、350r/min、400r/min或500r/min。
优选地,步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的喂料段温度为170~180℃(例如170℃、172℃、175℃、178℃、180℃),混合段温度为190~200℃(例如190℃、192℃、195℃、198℃、200℃),挤出段温度为210~220℃(例如210℃、212℃、215℃、218℃、220℃),机头温度为210~220℃(例如210℃、212℃、215℃、218℃、220℃)。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明的热塑性聚氨酯弹性体中由于使用聚丙烯、聚乙烯以及钙盐晶须和玻璃纤维,使得其具有0.5%以下的低收缩率,并且具有良好的力学性能,适用于汽车、家用电器、电器仪表、机械工业等多个领域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
其中TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒(巴斯夫1185A),聚丙烯为燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026,在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min,聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为20g/10min;钙盐晶须为硫酸钙晶须,长径比为40、粒径为7微米,玻璃纤维的长度为10-13mm;抗氧剂为抗氧剂1010。
制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂在转速800r/min下混合10min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维在转速为200r/min下混合10min,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为400r/min,料段温度为170℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为210℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
实施例2
在本实施例中提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
其中TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒(巴斯夫1185A),聚丙烯为燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026,在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min,聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min;钙盐晶须为硫酸钙晶须,长径比为50、粒径为8微米,玻璃纤维的长度为5-8mm;抗氧剂为抗氧剂3114。
制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂在转速600r/min下混合20min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维在转速为300r/min下混合10min,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为200r/min,料段温度为180℃,混合段温度为200℃,挤出段温度为210℃,机头温度为210℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
实施例3
在本实施例中提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
其中TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒(巴斯夫1185A),聚丙烯为燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026,在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min,聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min;钙盐晶须为硫酸钙晶须,长径比为45、粒径为6微米,玻璃纤维的长度为25-28mm;抗氧剂为抗氧剂3114。
制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂在转速1000r/min下混合10min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维在转速为100r/min下混合20min,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为500r/min,料段温度为180℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为220℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
实施例4
在本实施例中提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
其中TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒(巴斯夫1185A),聚丙烯为燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026,在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min,聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min;钙盐晶须为碳酸钙晶须,长径比为40、粒径为8微米,玻璃纤维的长度为15-18mm;抗氧剂为抗氧剂168。
制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂在转速800r/min下混合20min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维在转速为200r/min下混合20min,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为200r/min,料段温度为180℃,混合段温度为200℃,挤出段温度为220℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
实施例5
在本实施例中提供一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分:
其中TPU颗粒为聚醚型TPU颗粒(巴斯夫1185A),聚丙烯为燕山石化生产的共聚聚丙烯K9026,在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为30g/10min,聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为40g/10min;钙盐晶须为硫酸钙晶须,长径比为50、粒径为8微米,玻璃纤维的长度为18-20mm;抗氧剂为抗氧剂3114。
制备方法包括以下步骤:
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂在转速600r/min下混合15min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维在转速为300r/min下混合15min,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为400r/min,料段温度为170℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为210℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备原料中不包括聚丙烯,聚乙烯用量为23%。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备原料中不包括聚乙烯,聚丙烯用量为23%。
对比例3
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备原料中不包括钙盐晶须,玻璃纤维用量为5%。
对比例4
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备原料中不包括玻璃纤维,钙盐晶须用量为5%。
对比例5
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备方法中,将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯、抗氧剂、钙盐晶须和玻璃纤维在转速800r/min下混合10min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;双螺杆挤出机的转速为400r/min,料段温度为170℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为210℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到热塑性聚氨酯弹性体。
对比例6
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备方法中,将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯、抗氧剂、钙盐晶须在转速800r/min下混合10min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;玻璃纤维从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为400r/min,料段温度为170℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为210℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
对比例7
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备方法中,将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯、抗氧剂、玻璃纤维在转速800r/min下混合10min,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;钙盐晶须从侧喂料口加入双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的转速为400r/min,料段温度为170℃,混合段温度为190℃,挤出段温度为210℃,机头温度为220℃,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
对实施例1-5以及对比例1-7的热塑性聚氨酯弹性体进行性能测试,测试方法如下:
(1)收缩率按照ISO2577的方法进行测试,试样尺寸为150×100×3.2mm;
(2)弯曲性能测试按照ISO178的方法进行,试样尺寸为80×10×4mm,弯曲速度为2mm/min,跨距为64mm;
(3)简支梁冲击强度按ISO179进行,试样尺寸为80×6×4mm,缺口深度为试样厚度的三分之一。
性能测试结果如表1所示。
表1
由表1可以看出,本发明所述热塑性聚氨酯弹性体的收缩率在0.2-0.34%,弯曲模量在1277-1400MPa,23℃缺口冲击强度为25-32KJ/m2,-20℃缺口冲击强度为3.7-4.3KJ/m2,具有低收缩率以及良好的机械性能。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (12)
1.一种低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,其特征在于,所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备原料按照重量百分比计,包括如下组分∶
所述低收缩率是指收缩率按照ISO2577的方法进行测试,其值在0.5%以下;
所述聚丙烯为共聚聚丙烯,其在230℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为10-40g/10min;
所述TPU颗粒为聚醚型 TPU颗粒;
所述钙盐晶须的长径比大于等于40,粒径小于等于8微米;
所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤∶
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂混合,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维进行混合,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体;
步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的喂料段温度为170~180℃,混合段温度为190~200℃,挤出段温度为210~220℃,机头温度为210~220℃。
2.根据权利要求1所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,其特征在于,所述聚乙烯在190℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为20-40g/10min。
3.根据权利要求1所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,其特征在于,所述钙盐晶须为硫酸钙晶须和/或碳酸钙晶须。
4.根据权利要求1所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,其特征在于,所述玻璃纤维的长度为1mm-30mm。
5.根据权利要求1所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂3114、抗氧剂1010、抗氧剂168或抗氧剂618中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的低收缩率热塑性聚氨酯弹性体的制备方法,所述制备方法包括以下步骤∶
(1)将TPU颗粒、聚丙烯、聚乙烯和抗氧剂混合,从主喂料口加入双螺杆挤出机中;
(2)将钙盐晶须和玻璃纤维进行混合,从侧喂料口加入双螺杆挤出机,挤出成型,得到所述低收缩率热塑性聚氨酯弹性体。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述混合的转速为600-1000r/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述混合的时间为10-20min。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述混合的转速为100-300r/min。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述混合的时间为10-20min。
11.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的转速为200-500r/min。
12.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述挤出时双螺杆挤出机的喂料段温度为170~180℃,混合段温度为190~200℃,挤出段温度为210~220℃,机头温度为210~220℃。
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