[發明專利]一種可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體組合物及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201911305490.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN112980178B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 張元珂;付小亮;黃岐善
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L75/06;C08L33/20;C08L5/16;C08L25/06;C08L79/04;C08K3/08;C08K5/13;C08K5/45;C08K5/3477;C08J9/228
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本發明涉及一種可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體組合物及其制備方法和用途，所述組合物包括：熱塑性聚氨酯彈性體50?97.9重量份，可膨脹微球0.1?10重量份，低熔點金屬和/或低熔點金屬合金1?30重量份，微孔結構化合物和/或聚合物1?10重量份。本發明的熱塑性聚氨酯彈性體組合物，在外力作用下發生拉伸、彎曲、壓縮、折疊等形變后材料的體積電阻率發生變化。此材料可廣泛應用于信息產業、運動科學、醫療產業、汽車工業、機械工業、交通運輸等領域，例如用作機械形變傳感器、智能穿戴、運動感應鞋材、材料失效預防。

技術領域

本發明屬于熱塑性彈性體復合材料領域，特別是涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體組合物及其制備方法和用途。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種可以熔融加工的熱塑性彈性體，因其具有廣泛的硬度范圍、優異的機械性能、耐油性能、耐磨性能等，被廣泛應用于汽車工業、機械工業、醫療產業、交通運輸、體育用品等行業。隨著信息時代的到來，智能穿戴、人工智能等行業的進步，對材料的要求更加功能化。同時，人們希望通過檢測材料形狀變化，來監測外界作用力的變化?，F有監測手段通常受限于監測方法的靈敏度、及形變監測的范圍，而不能準確反映材料形變。

中國專利申請CN 107629443 A通過導電炭黑、碳納米管制備一種導電熱塑性聚氨酯彈性體，及專利申請CN107118538 A通過添加導電纖維(金屬纖維、碳納米管纖維等)制備一種熱塑性彈性體/導電纖維復合材料，均希望通過制備導電熱塑性彈性體，進而制備可反饋材料形變的制品，但上述方案生產工藝復雜，柔性差、彈性差、形變可測量應變范圍小。

因此，制備具有可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體成為行業內研究的重點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，其為一種可通過檢測TPU發生形變時的體積電阻率大小變化，進而監測材料形變變化的熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)組合物，監測手段簡單易操作、為材料的應用提供更多空間且生產工藝簡單。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

本發明的一種可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體組合物，所述組合物包括：熱塑性聚氨酯彈性體50-97.9重量份，可膨脹微球0.1-10重量份，低熔點金屬和/或低熔點金屬合金1-30重量份，微孔結構化合物和/或聚合物1-10重量份。

其中，熱塑性聚氨酯彈性體、可膨脹微球、低熔點金屬和/或低熔點金屬合金、微孔結構化合物和/或聚合物的總重量份為100重量份。

作為一種優選的方案，本發明的一種可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體組合物，所述組合物包括：

熱塑性聚氨酯彈性體70-93.5重量份，可膨脹微球0.5-5重量份，低熔點金屬和/或低熔點金屬合金5-20重量份，微孔結構化合物和/或聚合物1-5重量份。

其中，熱塑性聚氨酯彈性體、可膨脹微球、低熔點金屬和/或低熔點金屬合金、微孔結構化合物和/或聚合物的總重量份為100重量份。

本發明的可形變感應的熱塑性聚氨酯彈性體組合物中，所述的低熔點金屬和/或低熔點金屬合金為熔點≤300℃的金屬或金屬合金，優選6℃≤熔點≤200℃的金屬或金屬合金，其中低熔點金屬合金由兩種或兩種以上金屬組成。

具體優選鎵、銦、銣、鎵銦合金、鎵鋅合金、鉍錫合金、錫鉛合金、錫鎘合金、鎵銦錫合金、鎵鉛錫合金、鉍錫鋅合金、鉍錫鉛銦合金、鉍錫鉛鎘銦合金中的一種或多種，進一步優選鎵、銦、鎵銦合金、鎵鋅合金、鉍錫合金、鎵銦錫合金、鉍錫鋅合金、鉍錫鉛鎘銦合金中的一種或多種。低熔點金屬和/或低熔點金屬合金其熔點較低，可以在較低使用溫度下，能夠隨外力作用下形變、流動，這使得熱塑性聚氨酯彈性體組合物在不同形變下具有不同的導電性質。