CN116426112A - 一种热塑性聚氨酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性聚氨酯组合物及其制备方法和应用，组分包括：热塑性聚氨酯、硅烷偶联剂、结晶改性剂、添加剂。本发明热塑性聚氨酯组合物成型周期短，同时降低TPU材料在‑20℃和40℃的硬度变化值。
Description
技术领域
本发明属于加工塑料领域，特别涉及一种热塑性聚氨酯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
热塑性聚氨酯材料，具有优异的机械性能、回弹性、耐化学溶剂性能、耐疲劳性能等，可以注塑成型，不用硫化。在消费电子软垫、汽车杯托软垫、办公座椅、手机护套、汽车线束等领域得到了越来越多的应用。
低硬度的热塑性聚氨酯，具有优异的弹性、耐磨性能和耐化学试剂性能，在消费电子软垫行业中，替代硅胶，用于软垫制件，起到防滑、防震等作用。但是低硬度热塑性聚氨酯在注塑成型过程，由于冷却硬化速度比较慢，保压和冷却需要较长时间，成型周期较长，影响生产效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性聚氨酯组合物及其制备方法和应用。
本发明的一种热塑性聚氨酯组合物，按重量份数，组分包括：
其中结晶改性剂由云母粉和硅灰石组成；其中云母粉和硅灰石的质量比为(0.5-3):1；其中云母粉的平均粒径为200-1000目；硅灰石的平均粒径为200-600目。粒径参照GB/T19077-2016进行测试。
所述热塑性聚氨酯TPU为低硬度热塑性聚氨酯TPU，邵氏硬度为65A-80A。邵氏硬度按照国标GB/T 531-2008进行测试。
所述结晶改性剂在组合物中的含量为0.5wt％-8wt％，优选1wt％-6wt％。
所述硅烷偶联剂在组合物中的含量为0.04wt％-0.5wt％。
优选地，所述硅烷偶联剂为环氧改性硅烷偶联剂。如3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷偶联剂、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷偶联剂等。
优选地，所述云母粉和硅灰石的质量比为(0.8-2):1。
优选地，所述云母粉的平均粒径为400-800目。
优选地，所述硅灰石的平均粒径为300-500目。
优选地，所述添加剂为阻燃剂(如二乙基次膦酸铝，无机次磷酸铝、间苯二酚双二苯基磷酸酯等)、抗氧剂(如4.4’-双(α.α-二甲基苄基)二苯胺，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯等)、耐UV剂(如2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯等)、炭黑、颜料(如偶氮橙、铁黄等)、染料(如群青蓝、偶氮橙等)、矿粉(如碳酸钙、滑石粉、蒙脱土等)中的一种或几种。
添加剂可根据实际情况进行选择性添加。
优选地，按重量份数，组分包括：
其中添加剂的用量根据实际情况进行添加。
本发明的一种所述热塑性聚氨酯组合物的制备方法，包括：
(1)按重量份数称取各组分，将结晶改性剂、硅烷偶联剂混匀后，于75～85℃烘烤4h，得到预混料；
(2)将热塑性聚氨酯TPU与预混料以及添加剂混匀；
(3)将混匀后的物料经失重式计量喂入双螺杆挤出机中，在150-230℃挤出后，经造粒、烘干后得到热塑性聚氨酯组合物。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机长径比为36～60/1，物料在螺杆中停留时间为40～90s。
本发明的一种权利要求1所述热塑性聚氨酯组合物在消费品领域中的应用，如线缆插头、鞋底、线缆护套、垫圈等。
在本发明粒径范围内的云母粉和硅灰石复配使用，可以诱导热塑性聚氨酯分子链规整排列，加快热塑性聚氨酯的结晶，从而加快成型周期，同时可以降低TPU材料在-20℃和40℃的硬度变化值大小。
有益效果
本发明中热塑性聚氨酯组合物成型周期短，低至164s以下，同时减少TPU在-20℃和40℃硬度变化值，硬度变化值均在7A以下。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一、原料来源：
热塑性聚氨酯TPU-1：HF-1065AP，浙江华峰热塑性聚氨酯有限公司产，GB/T 531-2008进行测试，邵氏硬度为65A；
热塑性聚氨酯TPU-2：HF-3080A，浙江华峰热塑性聚氨酯有限公司产，GB/T 531-2008进行测试，邵氏硬度为80A；
硅烷偶联剂-1：KH-560，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，南京曙光硅烷化工有限公司产，环氧改性硅烷偶联剂；
硅烷偶联剂-2：JH-A110，3-氨基丙基三乙氧基硅烷，荆州市江汉精细化工有限公司产，非环氧改性硅烷偶联剂；
结晶改性剂-1为云母粉-1和硅灰石-1的质量比为1:1；
结晶改性剂-2为云母粉-1和硅灰石-1的质量比为0.8:1；
结晶改性剂-3为云母粉-1和硅灰石-1的质量比为2:1；
结晶改性剂-4为云母粉-1和硅灰石-1的质量比为3:1；
结晶改性剂-5为云母粉-1和硅灰石-2的质量比为1:1；
结晶改性剂-6为云母粉-1和硅灰石-3的质量比为1:1；
结晶改性剂-7为云母粉-2和硅灰石-1的质量比为1:1；
结晶改性剂-8为云母粉-3和硅灰石-1的质量比为1:1；
结晶改性剂-9为云母粉-1和硅灰石-4的质量比为1:1；
结晶改性剂-10为云母粉-4和硅灰石-1的质量比为1:1；
结晶改性剂-11为云母粉-1和硅灰石-1的质量比5:1。
添加剂为质量比为2:3:5的抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、紫外光吸收剂2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、炭黑。
实施例和平行对比例采用的添加剂均为同一市售产品。
二、实施例和对比例的制备方法
将结晶改性剂、硅烷偶联剂在高速混合机中混匀后，于80℃烘烤4h，得到粉体预混料；将热塑性聚氨酯TPU与粉体预混料以及添加剂投入高混机中混匀；将混匀后的物料经失重式计量喂入双螺杆挤出机中，在150-230℃挤出后，经造粒、烘干后得到热塑性聚氨酯组合物。其中，所用双螺杆挤出机长径比为36～60/1，物料在螺杆中停留时间为40～90s。
三、测试标准和方法
成型速度评估方法：
将热塑性聚氨酯组合物注塑成40*10*5mm的块状制件，在相同的注塑工艺条件下，改变冷却时间。以制件能正常脱模，无变形的情况下，最短冷却时间记为t，通过比较t值大小判断成型速度快慢。
硬度变化：
硬度测试参照GB/T 531-2008进行测试。
-20℃硬度测试标准和方法；将样片在-20℃放置4h后，参照GB/T 531-2008测试硬度；
40℃硬度值的测试标准和方法：将样片在40℃放置4h后，参照GB/T 531-2008测试硬度。
表1实施例配比(重量份)及性能效果数据
表2为实施例配比(重量份)及性能效果数据
表3为对比例的配比(重量份)及性能效果数据
本发明实施例1-15中，硅烷偶联剂和结晶改性剂并用，结晶改性剂中采用云母粉粒径在200-1000目，硅灰石粒径在200-600目复配，可以显著缩短成型周期，均为164s以下，同时减少TPU在-20℃和40℃硬度变化值，均在7A以下；
实施例1和实施例3可知，环氧改性硅烷偶联剂效果优于非环氧改性硅烷偶联剂。
Claims (10)
1.一种热塑性聚氨酯组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
其中结晶改性剂由云母粉和硅灰石组成；其中云母粉和硅灰石的质量比为(0.5-3):1；
所述云母粉的平均粒径为200-1000目；硅灰石的平均粒径为200-600目。
2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为环氧改性硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述云母粉和硅灰石的质量比为(0.8-2):1。
4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述云母粉的平均粒径为400-800目。
5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述硅灰石的平均粒径为300-500目。
6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述添加剂为阻燃剂、抗氧剂、耐UV剂、炭黑、颜料、染料、矿粉中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，按重量份数，组分包括：
8.一种权利要求1所述热塑性聚氨酯组合物的制备方法，包括：
(1)按重量份数称取各组分，将结晶改性剂、硅烷偶联剂混匀后，于75～85℃烘烤1-4h，得到预混料；
(2)将热塑性聚氨酯TPU与预混料以及添加剂混匀；
(3)将混匀后的物料经失重式计量喂入双螺杆挤出机中，在150-230℃挤出后，经造粒、烘干后得到热塑性聚氨酯组合物。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中双螺杆挤出机长径比为36～60/1，物料在螺杆中停留时间为40～90s。
10.一种权利要求1所述热塑性聚氨酯组合物在消费品领域中的应用。
Priority Applications (1)
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| CN202310378240.4A CN116426112A (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种热塑性聚氨酯组合物及其制备方法和应用 |
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