CN112812546A - 一种改性tpu聚合物合金及其制备方法及其应用 - Google Patents

一种改性tpu聚合物合金及其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：TPU：600‑950份；TPEE：10‑300份；相容剂：5‑50份；抗氧剂：1‑15份；填料：0‑300份和塑化剂：0‑15份。本发明的制备方法包括：(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于90‑100℃下干燥2‑4h；(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；(S5)造粒：将原料通过180℃‑220℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。本发明有效提高材料耐温性和力学性能。

Description

一种改性TPU聚合物合金及其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及聚合物合金技术领域，特别涉及一种改性TPU聚合物合金，尤其是一种改性TPU聚合物合金及其制备方法及其应用。
背景技术
TPU，全名是Thermoplastic polyurethanes,中文全名是热塑性聚氨酯弹性橡胶。TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。目前，TPU已经广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其他塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨性好等特点。TPU作为弹性体是介于橡胶和塑料之间的一种材料，这从它的刚性看出来，TPU的刚性可由弹性模量来度量。橡胶的弹性模量通常在1～10Mpa，TPU在10～1000Mpa，塑料(尼龙，ABS，PC，POM)在1000～10000Mpa。TPU的硬度范围相当宽，从ShoreA 60～Shore D 80并且在整个硬度范围内具有高弹性；TPU在很宽的温度范围内-40～120℃，具有柔性，而不需要增塑剂；TPU对油类(矿物油，动植物油脂和润滑油)和许多溶剂有良好的抵抗能力；TPU还有良好的耐天候性，极优的耐高能射线性能。众所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈扰强度都是优良的；拉伸强度高，伸长率大，长期压缩永久变形率低等都是TPU的显著优点。
基于TPU的种种优点，TPU聚合物合金也因而被广泛应用。但申请人在实现现有技术中的技术方案的过程中，发现现有技术的技术方案中存在如下技术问题：
由于TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差。纯TPU熔融挤出时其表面非常光滑蹭亮，达不到人们对物体表面细腻亚光的需求。
发明内容
本发明一方面要解决的技术问题是提供一种改性TPU聚合物合金，解决了现有技术中TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差且对物体表面细腻亚光程度不足的技术问题，达到了改善材料的整体耐温性和力学性能以及材料表面磨砂效果的将技术效果。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：600-950份；TPEE：10-300份；相容剂：5-50份；抗氧剂：1-15份；填料：0-300份和塑化剂：0-15份。
优选的，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：600-750份；TPEE：10-150份；相容剂：5-20份；抗氧剂：1-10份；填料：0-150份和塑化剂：0-10份。
优选的，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：750-950份；TPEE：150-300份；相容剂：20-50份；抗氧剂：10-15份；填料：150-300份和塑化剂：10-15份。
更优选的，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：700-800份；TPEE：100-200份；相容剂：10-30份；抗氧剂：5-12份；填料：100-200份和塑化剂：8-12份。
特别优选的，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：750份；TPEE：150份；相容剂：20份；抗氧剂：10份；填料：150份和塑化剂：10份。
优选的，所述TPU为聚醚型TPU，聚酯型TPU或聚碳酸酯型TPU等中的一种或组合，所述TPU的硬度是65-95A；所述TPEE为聚酯型TPEE或聚醚型TPEE的一种，所述TPEE的硬度小于70D。
更优选的，所述相容剂可为SEBS接枝马来酸酐，POE接枝马来酸酐,EVA接枝马来酸酐，硅油，硅酮中的一种或几种；所述填充剂可为滑石粉，碳酸钙，二氧化硅，MCA，ADP，MPP等中的一种或多种。
特别优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，半受阻酚类阻燃剂，硫代类协效抗氧剂，磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；所述润滑剂可为EBO，EBS，芥酸酰胺，矿物油中的一种或几种。
本发明另一方面要解决的技术问题是提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于90-100℃下干燥2-4h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过180℃-220℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本发明还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；所述电线电缆料为线材护套层；所述线材护套层通过(S5)中所述造粒经过90-100℃干燥3-4h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，由于采用TPU结合TPEE进行改性并加入相容剂、抗氧剂、填料和塑化剂等一系列技术手段。使得采用TPEE改性TPU，两者通过熔融共混后形成一种“海-岛结构”，TPEE本身的耐温性能较好，因此可以部分改善材料的整体耐温性。又因为TPEE中的聚酯链段和聚醚链段，与聚醚型TPU中聚醚连段或聚酯型TPU中的聚酯链段有一定的相容性，因此TPEE的加入能基本保持TPU的优异的力学性能。两者形成的“海-岛结构”在挤出时会造成些微的熔体破裂，形成雾面磨砂的效果。有效解决了现有技术中的TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差且对物体表面细腻亚光程度不足的技术问题。进而实现了改善材料的整体耐温性和力学性能以及材料表面磨砂效果的技术效果。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
TPU具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。基于TPU的种种优点，TPU聚合物合金也因而被广泛应用。由于TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差。纯TPU熔融挤出时其表面非常光滑蹭亮，达不到人们对物体表面细腻亚光的需求。
本申请实施方式的技术方案通过提供一种改性TPU聚合物合金，解决了现有技术中TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差且对物体表面细腻亚光程度不足的问题，在采用TPU结合TPEE进行改性并加入相容剂、抗氧剂、填料和塑化剂下实现了改善材料的整体耐温性和力学性能以及材料表面磨砂效果的有益效果。
本发明为解决上述技术问题的实施方案的总体思路如下：
采用TPU结合TPEE进行改性并加入相容剂、抗氧剂、填料和塑化剂等一系列技术手段。使得采用TPEE改性TPU，两者通过熔融共混后形成一种“海-岛结构”，TPEE本身的耐温性能较好，因此可以部分改善材料的整体耐温性。又因为TPEE中的聚酯链段和聚醚链段，与聚醚型TPU中聚醚连段或聚酯型TPU中的聚酯链段有一定的相容性，因此TPEE的加入能基本保持TPU的优异的力学性能。两者形成的“海-岛结构”在挤出时会造成些微的熔体破裂，形成雾面磨砂的效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：95％；TPEE(7246)：3％；相容剂(1901)：5％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：0％和润滑剂EBO：1％。
具体的，TPU为聚醚型TPU，聚酯型TPU和聚碳酸酯型TPU等中的组合，TPU的硬度是65-95A；TPEE为聚酯型TPEE，TPEE的硬度小于70D。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于90℃下干燥2h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过180℃℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过90℃干燥3h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
实施例2
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：78.8％；TPEE(7246)：15％；相容剂(1901)：5％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：0％和润滑剂EBO：1％。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于95℃下干燥3h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过200℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过95℃干燥3.5h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
实施例3
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：53.8％；TPEE(7246)：30％；相容剂(1901)：5％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：20％和润滑剂EBO：1％。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于100℃下干燥4h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过220℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过100℃干燥4h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
实施例4
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：63.8％；TPEE(7246)：30％；相容剂(1901)：5％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：0％和润滑剂EBO：1％。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于95℃下干燥3h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过200℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过95℃干燥3.5h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
实施例5
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：68.8％；TPEE(7246)：30％；相容剂(1901)：0％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：0％和润滑剂EBO：1％。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于95℃下干燥3h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过200℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过95℃干燥3.5h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
以上实施例提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
上述技术方案，使得在采用TPEE改性TPU之下，两者通过熔融共混后形成一种“海-岛结构”，TPEE本身的耐温性能较好，因此可以部分改善材料的整体耐温性。又因为TPEE中的聚酯链段和聚醚链段，与聚醚型TPU中聚醚连段或聚酯型TPU中的聚酯链段有一定的相容性，因此TPEE的加入能基本保持TPU的优异的力学性能。两者形成的“海-岛结构”在挤出时会造成些微的熔体破裂，形成雾面磨砂的效果。有效解决了现有技术中的TPU结构中的氨基甲酸酯键不稳定，容易降解，导致TPU的热稳定性较差且对物体表面细腻亚光程度不足的技术问题。进而实现了改善材料的整体耐温性和力学性能以及材料表面磨砂效果的技术效果。
对比例
一种改性TPU聚合物合金，由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：99.8％；TPEE(7246)：0％；相容剂(1901)：0％；抗氧剂(1010)：0.2％；填料滑石粉：0％和润滑剂EBO：1％。
本实施例另一方面提供一种改性TPU聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于95℃下干燥3h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过200℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
本实施例还提供一种改性TPU聚合物合金的应用：可用于电线电缆料；电线电缆料为线材护套层；线材护套层通过(S5)中造粒经过95℃干燥3.5h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
以上TPU为聚醚型TPU，实施例和对比例的测试结果如表1所示：
表1：实施例和对比例的材料测试结果
Figure BDA0002879777420000071
测试参照标准HG/T 5500-2019
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种改性TPU聚合物合金，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：600-950份；TPEE：10-300份；相容剂：5-50份；抗氧剂：1-15份；填料：0-300份和塑化剂：0-15份。
2.根据权利要求1所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：600-750份；TPEE：10-150份；相容剂：5-20份；抗氧剂：1-10份；填料：0-150份和塑化剂：0-10份。
3.根据权利要求1所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：750-950份；TPEE：150-300份；相容剂：20-50份；抗氧剂：10-15份；填料：150-300份和塑化剂：10-15份。
4.根据权利要求1所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：700-800份；TPEE：100-200份；相容剂：10-30份；抗氧剂：5-12份；填料：100-200份和塑化剂：8-12份。
5.根据权利要求1所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：
TPU：750份；TPEE：150份；相容剂：20份；抗氧剂：10份；填料：150份和塑化剂：10份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：所述TPU为聚醚型TPU，聚酯型TPU或聚碳酸酯型TPU等中的一种或组合，所述TPU的硬度是65-95A；所述TPEE为聚酯型TPEE或聚醚型TPEE的一种，所述TPEE的硬度小于70D。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：所述相容剂可为SEBS接枝马来酸酐，POE接枝马来酸酐,EVA接枝马来酸酐，硅油，硅酮中的一种或几种；所述填充剂可为滑石粉，碳酸钙，二氧化硅，MCA，ADP，MPP等中的一种或多种。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的改性TPU聚合物合金，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，半受阻酚类阻燃剂，硫代类协效抗氧剂，磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；还包括润滑剂，所述润滑剂可为EBO，EBS，芥酸酰胺，矿物油中的一种或几种。
9.如权利要求1-8中任一项所述的改性TPU聚合物合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(S1)主要原料准备：将所需份数的TPU、TPEE与相容剂称好；
(S2)烘干：将称好的原料在烘箱或真空干燥机中于90-100℃下干燥2-4h；
(S3)其余原料准备：按照配方组分称出剩余各组分；
(S4)原料混合：将所有原料倒入高速搅拌机中搅拌均匀；将混合均匀的原料倒入挤出机入料口；
(S5)造粒：将原料通过180℃-220℃的双螺杆挤出机挤出，冷却后造粒。
10.一种如权利要求9准备而成的改性TPU聚合物合金的应用，其特征在于：可用于电线电缆料；所述电线电缆料为线材护套层；所述线材护套层通过(S5)中所述造粒经过90-100℃干燥3-4h后，通过押线机于适合温度下与半成品芯线押出制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114736489A (zh) * 2022-05-17 2022-07-12 东莞捷佳塑胶科技有限公司 一种免喷涂智能穿戴材料及其制备方法和应用

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