[發明專利]一種熱塑性聚氨酯的生產工藝及其生產裝置

在審

• 申請號: 201711441367.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108164669A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 郎增科;郎東輝;賈振興;趙莉莉;習崢輝;楊帆;滑冰濤;韓風安;田克;任鵬;侯驚天;張鈺琳
• 申請（專利權）人: 河北邦泰氨綸科技有限公司
• 主分類號: C08G18/08
• 分類號: C08G18/08;C08G18/66;C08G18/65;C08G18/32;B29C47/38
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 趙俊嬌

本發明公開了一種熱塑性聚氨酯的生產工藝，該工藝采用三階螺桿擠出機的擠出反應，將包括大分子多元醇、小分子擴鏈劑、異氰酸酯及助劑的原料組分，通過控制各原料組分的預處理及注入方式、各階螺桿擠出機的反應條件，以制備熱塑性聚氨酯。本發明的生產工藝有效控制、強化了合成反應，使制備的熱塑性聚氨酯既可以兼顧高粘度、極少的凝膠點、及較低的YI值，又可以加快反應進程，減少熟化期，提高產量。本發明的生產裝置借助三個螺桿擠出機按特定排布串聯形成的三階螺桿擠出機，能夠有效調節反應速率和反應程度，提高粘度，避免凝膠點的產生，防止物料顏色變黃，最終實現對產品性能的控制，得到具備理想性能的熱塑性聚氨酯。

技術領域

本發明涉及熱塑性聚氨酯材料技術領域，尤其涉及一種熱塑性聚氨酯的生產工藝及其生產裝置。

背景技術

熱塑性聚氨酯是分子鏈中含有氨基甲酸酯基團或氨酯脲基的一類大分子材料的統稱，因其具備良好的耐磨性，耐高低溫性，生物相容性，高韌性等優良特性，已經廣泛的應用于生物醫用材料、家具建材、電線電纜、航空航天、船舶制造、汽車、紡織服裝、軌道交通等各行各業中。熱塑性聚氨酯的加工方式可以分為擠出、注塑、流延、吹塑、涂覆等，但無論使用哪種加工對熱塑性聚氨酯材料的可加工性能、凝膠點、顏色等方面都有比較高的要求。

目前熱塑性聚氨酯的生產方法主要有兩種，第一種是反應釜法，第二種是擠出反應法。反應釜法容易控制反應速率和凝膠點，但該方法屬于間歇性操作，只應用于某些特殊領域使用的熱塑性聚氨酯的合成。擠出反應法屬于連續性生產，無需溶劑，且具備操作靈活和控制簡單的優勢，其應用比較廣泛，但擠出反應工藝存在一個技術難題，即得到的熱塑性聚氨酯不能滿足下游應用對凝膠點、顏色和高粘度的特殊需求。專利CN200710015771.8引入了一種后熟化措施，通過后熟化來強化反應程度，減少熱塑性聚氨酯的熟化期，但該方法不能從根本上提高產品的凝膠點和顏色性能。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明提供了一種熱塑性聚氨酯的生產工藝，該工藝采用三階螺桿擠出機，并通過控制各原料組分的預處理及注入方式、各階螺桿擠出機的反應條件，來控制、強化反應，使制備的熱塑性聚氨酯既具備較高的粘度，極少的凝膠點，較低的YI值，又可以加快反應進程，減少熟化期，提高產量。

為實現上述目的，本發明提供了一種熱塑性聚氨酯的生產工藝，包括以下步驟：

a、獲取各原料組分；所述原料組分包括大分子多元醇、小分子擴鏈劑、異氰酸酯、及助劑；所述助劑包括抗氧劑、潤滑劑、光穩定劑、催化劑、抗水解劑、抗靜電劑、加工助劑、顏料、消光劑、防粘連劑、抗菌劑、阻燃劑中的至少一種；

b、采用三階螺桿擠出機進行擠出反應工藝：

b1、分別對大分子多元醇、小分子擴鏈劑、異氰酸酯、部分助劑進行預處理，然后注入到第一階螺桿擠出機內，在設定溫度150～250℃、設定轉速200～500rpm條件下進行擠出反應，將擠出物注入至第二階螺桿擠出機；所述預處理方式選擇以下方法中的一種；

b1-1、將大分子多元醇與助劑中熔點低于100℃的抗氧劑、潤滑劑預混合，將混合體系預熱至100～200℃；將小分子擴鏈劑預熱至40～150℃；將異氰酸酯預熱至40～100℃；然后將預熱后的大分子多元醇混合體系、小分子擴鏈劑、異氰酸酯分別經由灌注機注入到第一階螺桿擠出機內；

b1-2、將大分子多元醇與部分異氰酸酯制備成預聚物，將助劑中熔點低于100℃的抗氧劑、潤滑劑加入到預聚物中，將預聚物混合體系預熱至100～200℃；將小分子擴鏈劑預熱至40～150℃；將剩余的異氰酸酯預熱至40～100℃；然后將預熱后的預聚物混合體系、小分子擴鏈劑、異氰酸酯分別經由灌注機注入到第一階螺桿擠出機內；