[發(fā)明專利]一種高強度的防護用TPU合金材料及其制備方法

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• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107974071A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 何建雄;楊博;王一良
• 申請（專利權）人: 東莞市雄林新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08L75/06
• 分類號: C08L75/06;C08L75/08;C08L67/00;C08K13/06;C08K7/06;C08K3/04;B29C47/92
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發(fā)明屬于合金材料領域，涉及一種TPU合金材料及其制備方法，尤其涉及一種高強度的防護用TPU合金材料及其制備方法。

背景技術

TPU名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，它的分子結構是由二異氰酸酯和擴鏈劑反應得到的剛性嵌段以及二異氰酸酯與大分子多元醇反應得到的柔性鏈段交替構成的，是一種新型的有機高分子合成材料，可以替代橡膠或軟性聚氯乙烯材料，其良好的耐磨性，回彈性均優(yōu)于普通聚氨酯，耐老化性能優(yōu)于橡膠，可以說TPU擁有塑料的剛性和橡膠的高彈性，被國際上稱為新型聚合物材料；并且加工方式多樣化，其生產(chǎn)過程中不需要硫化反應，整體生產(chǎn)周期短，可回收利用邊角料等橡膠不具備的特點，TPU卓越的性能決定了應用的廣泛性；又因為TPU具有良好的力學性能，通過調(diào)節(jié)配方可使制品的硬度在很大范圍內(nèi)變化，并且具有優(yōu)異的撕裂強度及阻尼性能，TPU已廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、電子電器以及體育用品等方面。

盡管TPU已經(jīng)得到廣泛應用，但TPU在作為防護材料應用時，仍然存在強度不夠高的缺陷，目前需要開發(fā)一種新的TPU材料來擴展TPU在防護材料方面的應用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種TPU合金材料及其制備方法，特別是一種高強度的防護用TPU合金材料及其制備方法。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種TPU合金材料，所述TPU合金材料的制備原料包括以下重量份的組分：

本發(fā)明提供的TPU合金中包括碳纖維、氧化石墨烯和石墨烯，碳纖維可以增加材料強度的同時填充于石墨烯和氧化石墨烯的片層間，構成彼此穿插層間的結構，避免石墨烯、氧化石墨烯聚集的同時且可以賦予材料優(yōu)良的抗靜電性能；而氧化石墨烯和石墨烯的添加可以增加材料強度的同時在一定程度上減輕材料的單位質(zhì)量；本發(fā)明提供的TPU合金還包括含磷腈的聚酯，在合金中加入含磷腈的聚酯一方面可以避免加入無機阻燃劑而影響材料之間的相容性，另一方面含磷腈的聚酯可以增加材料的強度；碳纖維、氧化石墨烯、石墨烯和含磷腈的聚酯相互配合使本發(fā)明提供的TPU合金具有高強度的特點，可以作為防護材料應用。

在本發(fā)明中，所述TPU顆粒的重量份為50-70重量份，例如50重量份、55重量份、60重量份、65重量份、70重量份等。

優(yōu)選地，所述TPU顆粒為質(zhì)量比1:(1-5)的聚醚型TPU顆粒和聚酯型TPU顆粒的混合物，所述1:(1-5)可以為1:1、1:2、1:3、1:4、1:5等。

當聚酯型TPU顆粒含量太多時，雖然TPU合金仍具有高強度的特點，但是TPU合金的柔韌性會變差；而當聚醚性TPU顆粒含量太多時，TPU合金柔韌性增加但是強度會有所損失。

在本發(fā)明中，所述碳纖維的重量份為10-20重量份，例如10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。

在本發(fā)明中，所述氧化石墨烯的重量份為5-10重量份，例如5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份等。

在本發(fā)明中，所述石墨烯的重量份為10-20重量份，例如10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。

在本發(fā)明中，所述含磷腈的聚酯的重量份為5-8重量份，例如5重量份、6重量份、7重量份、8重量份等。

優(yōu)選地，所述含磷腈的聚酯具有如下結構：

其中n為1-10，例如1、3、5、7、9、10等。

在本發(fā)明中，所述抗氧劑的重量份為1-4重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份等。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑264、抗氧劑TPP或抗氧劑TNP中的任意一種或至少兩種的混合物。

另一方面，本發(fā)明提供了如上所述的TPU合金材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將碳纖維與石墨烯、氧化石墨烯混合均勻，得到混合物；

(2)將步驟(1)得到的混合物與TPU顆粒、含磷腈的聚酯以及抗氧劑混合均勻，得到混合物；

(3)將步驟(2)得到的混合物干燥后在80-100℃混煉10-30分鐘；所述80-100℃可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等，所述10-30分鐘可以是10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘等。