CN106188479A - 一种高性能tpu微孔弹性体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体通过将如下第一预聚体和第二预聚体交联得到：所述第一预聚体的聚合单体为：聚醚二元醇和异佛二酮二异氰酸酯；所述第二预聚体的聚合单体为：MDI和ε‑己内酯；所述第一预聚体和第二预聚体交联的交联剂为三羟甲基丙烷，交联过程中，第一预聚体和第二预聚体的质量比为1:1.5～3.5。本发明通过选用特定的聚合单体发生交联，在特定比例下，能够获得力学性能优异的轻质弹性体，第一预聚体、第二预聚体、交联剂、发泡剂在特定组成下协同增效获得了优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种高性能TPU微孔弹性体材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯(TPU)不仅具有优良的物理机械性能，如高模量、高强度、高伸长、高弹性、韧性好，还具有低温柔软性好、耐磨、耐油、透气性好等优点，并且可以回收利用二次加工成型。因此，TPU广泛地应用于塑料薄膜、汽车、电线电缆、胶粘剂、医疗、鞋底材料、玩具、服饰、管材、滚轮、航空等行业。
近年来，对轻质材料的需求增长迅速，但由于TPU热塑加工的温度窗口较窄不易于发泡，至今通过TPU发泡来减少材料重量的方法一直无法提供令人满意的结果。
本领域需要开发一种能够获得良好性能的TPU微孔弹性体材料。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体通过将如下第一预聚体和第二预聚体交联得到：
所述第一预聚体的聚合单体为：聚醚二元醇和异佛二酮二异氰酸酯；
所述第二预聚体的聚合单体为：MDI和ε-己内酯；
所述第一预聚体和第二预聚体交联的交联剂为三羟甲基丙烷，交联过程中，第一预聚体和第二预聚体的质量比为1:1.5～3.5。
本发明选用特定的聚合单体发生交联，在特定比例下，能够获得力学性能优异的轻质弹性体。
优选地，所述第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 30～70
聚醚二元醇 10～20
扩链剂 1～5
催化剂 0.05～0.1
溶剂 5～10
4A分子筛 5～8
水 40～80。
优选地，所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 30～70
ε-己内酯 15～35
扩链剂 1～5
催化剂 0.05～0.1
溶剂 5～10
4A分子筛 5～8
水 40～80。
优选地，所述聚醚多元醇的分子量为1200～1500。
优选地，所述扩链剂为小分子扩链剂,优选1,4-丁二醇；
优选地，所述催化剂为辛酸亚锡。
优选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷；
优选地，所述交联过程使用中和剂终止反应，所述中和剂为三乙胺。
优选地，在所述第一预聚体和第二预聚体交联过程中，还添加有增塑剂；
优选地，所述增塑剂为DEHP。
本发明目的之二是提供一种如目的之一所述复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至60～70℃，进行反应0.5～1h；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至50～60℃，进行反应0.5～1h；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，加入交联剂在70～75℃反应1～2h，之后加入增塑剂、中和剂中和至pH值为7。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过选用特定的聚合单体发生交联，在特定比例下，能够获得力学性能优异的轻质弹性体，第一预聚体、第二预聚体、交联剂、发泡剂在特定组成下协同增效获得了优异的力学性能。
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
一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体的制备方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至65℃，进行反应0.8h；
第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 50
聚醚二元醇(分子量1200～1500) 15
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 50；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至55℃，进行反应0.8h；
所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 40
ε-己内酯 25
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 60；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，质量比为1:2，加入三羟甲基丙烷在73℃反应1.5h，之后加入DEHP、三乙胺中和至pH值为7。
实施例2
一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体的制备方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至60℃，进行反应1h；
第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 30
聚醚二元醇(分子量1200～1500) 10
1,4-丁二醇 1
辛酸亚锡 0.1
溶剂 5
4A分子筛 8
水 40；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至50～60℃，进行反应0.5～1h；
所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 30
ε-己内酯 35
1,4-丁二醇 1
辛酸亚锡 0.1
溶剂 5
4A分子筛 8
水 40；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，质量比为1:1.5，加入三羟甲基丙烷在75℃反应1h，之后加入DEHP、三乙胺中和至pH值为7。
实施例3
一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体的制备方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至70℃，进行反应0.5h；
第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 70
聚醚二元醇(分子量1200～1500) 10
1,4-丁二醇 5
辛酸亚锡 0.05
溶剂 10
4A分子筛 5
水 80；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至60℃，进行反应0.5h；
所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 70
ε-己内酯 15
1,4-丁二醇 5
辛酸亚锡 0.05
溶剂 10
4A分子筛 5
水 80；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，质量比为1:3.5，加入三羟甲基丙烷在70℃反应2h，之后加入DEHP、三乙胺中和至pH值为7。
对比例1
实施例1
一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体的制备方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至65℃，进行反应0.8h；
第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 50
聚醚二元醇(分子量1200～1500) 15
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 50；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至55℃，进行反应0.8h；
所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 40
ε-己内酯 25
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 60；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，质量比为1:1，加入三羟甲基丙烷在73℃反应1.5h，之后加入DEHP、三乙胺中和至pH值为7。
对比例2
实施例1
一种TPU微孔弹性体，所述TPU微孔弹性体的制备方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至65℃，进行反应0.8h；
第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 50
聚醚二元醇(分子量1200～1500) 15
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 50；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至55℃，进行反应0.8h；
所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 40
ε-己内酯 25
1,4-丁二醇 3
辛酸亚锡 0.08
溶剂 7
4A分子筛 6
水 60；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，质量比为1:4，加入三羟甲基丙烷在73℃反应1.5h，之后加入DEHP、三乙胺中和至pH值为7。
性能测试
对实施例和对比例得到的复合材料进行邵氏A硬度测试(GB/T531-1999)，拉伸强度测试(GB/T528-1998)，延伸率(断裂伸长率GB/T528-1998)，密度(GB/T6343-1995)，冲击回弹(GB/T1681-1991)测试，结果见表1：
表1实施例和对比例得到的复合材料的性能测试结果
本发明通过选用特定的聚合单体发生交联，在特定比例下，能够获得力学性能优异的轻质弹性体，第一预聚体、第二预聚体、交联剂、发泡剂在特定组成下协同增效获得了优异的力学性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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 (8)
1.一种TPU微孔弹性体，其特征在于，所述TPU微孔弹性体通过将如下第一预聚体和第二预聚体交联得到：
所述第一预聚体的聚合单体为：聚醚二元醇和异佛二酮二异氰酸酯；
所述第二预聚体的聚合单体为：MDI和ε-己内酯；
所述第一预聚体和第二预聚体交联的交联剂为三羟甲基丙烷，交联过程中，第一预聚体和第二预聚体的质量比为1:1.5～3.5。
2.如权利要求1所述的TPU微孔弹性体，其特征在于，所述第一预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
异佛二酮二异氰酸酯 30～70
聚醚二元醇 10～20
扩链剂 1～5
催化剂 0.05～0.1
溶剂 5～10
4A分子筛 5～8
水 40～80。
3.如权利要求1或2所述的TPU微孔弹性体，其特征在于，所述第二预聚体的制备原料按重量份数包括如下组分：
MDI 30～70
ε-己内酯 15～35
扩链剂 1～5
催化剂 0.05～0.1
溶剂 5～10
4A分子筛 5～8
水 40～80。
4.如权利要求1～3之一所述复合材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的分子量为1200～1500。
5.如权利要求1～4之一所述复合材料，其特征在于，所述扩链剂为小分子扩链剂,优选1,4-丁二醇；
优选地，所述催化剂为辛酸亚锡。
6.如权利要求1～5之一所述复合材料，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷；
优选地，所述交联过程使用中和剂终止反应，所述中和剂为三乙胺。
7.如权利要求1～6之一所述复合材料，其特征在于，在所述第一预聚体和第二预聚体交联过程中，还添加有增塑剂；
优选地，所述增塑剂为DEHP。
8.一种如权利要求1～7之一所述TPU微孔弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)制备第一预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至60～70℃，进行反应0.5～1h；
(2)制备第二预聚体：
将第一预聚体的原料按配方比混合，升温至50～60℃，进行反应0.5～1h；
(3)交联
将第一预聚体和第二预聚体混合，加入交联剂在70～75℃反应1～2h，之后加入增塑剂、中和剂中和至pH值为7。
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