[發明專利]一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法

有效

• 申請號: 201711488539.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108084400B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 劉建文;宋紅瑋;張生;王仁鴻;王黑龍
• 申請（專利權）人: 美瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/32;C08G18/48
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法。本發明采用新思路，規避了依靠單一R值來控制聚氨酯彈性體分子量的弊端，雖在前期制備一定分子量的不同基團封端的熱塑性聚氨酯彈性體時同樣會受到設備計量精確度及水分等因素的影響，但在經過后期二次聚合后，分子量相應前期產品會顯著增加，對粘度及力學性能的提高效果明顯；本發明生產工藝簡單，可操作性強，制備的熱塑性聚氨酯彈性體的絕對數均分子量在80,000g/mol以上(GPC，光散射法)。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體是一種嵌段式線性大分子，其主要由二異氰酸酯和小分子擴鏈劑反應所形成的硬段、及由二異氰酸酯和低聚物多醇反應形成的軟段組成，其硬度取決于硬段的含量。異氰酸酯指數R值指的是異氰酸酯基與羥基的比例。當R＞1時，往往制備出以異氰酸酯基封端的熱塑性聚氨酯彈性體，而當R1時，往往制備出以羥基封端的熱塑性聚氨酯彈性體。理論上R值越接近于1，熱塑性聚氨酯彈性體的分子量越高。

現有常用于制備熱塑性聚氨酯彈性體的方法主要包括兩種：一種是一步法，即將二異氰酸酯、低聚物多醇及小分子擴鏈劑直接共混后通過雙螺桿擠出機連續反應工藝來完成；另一種是兩步法，即通過將二異氰酸酯、低聚物多醇及小分子擴鏈劑直接共混后澆鑄到輸送帶上，經過高溫烘箱道熟化反應后再經過粉碎造粒來完成。熱塑性聚氨酯彈性體的分子量主要通過控制R值來達到，但由于存在設備計量的誤差、原料中的水分等因素的影響，往往無法達到較高的分子量及穩定的生產。

熱塑性聚氨酯彈性體應用廣泛，同時兼具橡膠的高彈性及塑料的加工性，與橡膠類彈性體相比，熱塑性聚氨酯彈性體具有高強度、高耐磨、高硬度及耐臭氧等特點。另外熱塑性聚氨酯彈性體可溶于DMF等溶劑，為溶涂等加工工藝提供可行性。

對于部分要求高物性、高粘度彈性體的應用領域，高分子量熱塑性聚氨酯彈性體有著明顯的優勢，其本身具備聚氨酯彈性體的性能特點、原材料的多樣化、性能調整及改善的便利性等使其可適應多樣化的應用。另外，隨著人們環保意識的增強，熱塑性聚氨酯彈性體與其他普通彈性體相比有著明顯的優勢。

專利CN1 02260367 A涉及了一種熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其先將低聚物多元醇、二異氰酸酯及小分子二醇擴鏈劑在雙螺桿預混機中混合，制備具有一定粘度和分子量的預聚物，再注入雙螺桿反應擠出機中制備熱塑性聚氨酯彈性體。其和普通的一步法連續生產工藝原理相同，均是幾種原料混合后進行一步反應。

專利CN1 662605A涉及了一種采用熱塑性聚氨酯聚合物和具有能夠與異氰酸酯反應的官能團的另一種聚合物如聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)聚合物通過反應性擠出制備復合材料的方法。該專利涉及的共混對象是聚(乙烯醇)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)和其共聚物、聚(丙烯酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚酰胺、聚(乙烯-共-乙酸乙酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(甲醛)、共聚酯、共聚酰胺、聚(丙烯酸酯)和聚(丙烯酸烷基酯)等非聚氨酯聚合物，并需額外添加多異氰酸酯化合物，其旨在通過鍵接反應提高熱塑性聚氨酯彈性體與其他聚合物的相容性，此方法雖同樣可提高熔體強度和力學性能，但其可能存在部分交聯或支化結構，影響聚合物的線性結構，進而影響加工性能。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足，提供一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高性能熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，步驟如下：

(1)將低聚物多元醇、小分子擴鏈劑、二異氰酸酯和助劑混合，制備得到以羥基封端的熱塑性聚氨酯彈性體，再加入熱塑性聚氨酯彈性體重量0-30％的阻燃劑；所得以羥基封端的熱塑性聚氨酯彈性體的異氰酸酯指數R₁值控制在0.85≤R₁≤1，硬段含量為30-50％；