一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯彈性體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚 氨酯彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯基團(tuán)的大分子化合 物的統(tǒng)稱。它是由有機(jī)二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨 酯材料，用途非常廣，可以代替橡膠，塑料，尼龍等，用于機(jī)場(chǎng)，酒店，建材，汽車(chē)廠，煤礦廠， 水泥廠，高級(jí)公寓，別墅，園林美化，彩石藝術(shù)，公園等。
[0003] 聚氨酯介紹按照性能分類主要可分為七大類：（1)超耐磨、自潤(rùn)滑彈性體制品 類；（2)超高回彈PU彈性體制品類；（3)高吸震性PU彈性體制品類；（4)慢回彈、吸音PU彈性體 制品類；（5)耐高溫130度-150度，燃燒無(wú)煙PU彈性體制品類；（6)超高硬度96D ± 2D PU彈性 體制品類;（7)特抗靜電彈性體制品類。由于目前聚氨酯的制備原料和方法都是相對(duì)成熟 和單一，并且需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的催化聚合反應(yīng)合成，因此只能根據(jù)其單一的性能需求增加某 種添加劑以得到該性能較為突出的產(chǎn)品。若需要在綜合性能上都使聚氨酯材料得以提升， 則根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)是難以達(dá)到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低硬度高強(qiáng) 度的熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，其硬度為60A，拉伸強(qiáng)度大于40KN/m，拉伸強(qiáng)度大 于38MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于700%，綜合性能突出，能廣泛應(yīng)用于電梯扶手、傳動(dòng)帶、同步帶和 密封條等特殊領(lǐng)域。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體的制備方 法，其工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，得到的產(chǎn)品質(zhì)量好。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體，包括組分A和組分B組分按照質(zhì)量百分比為 70-80:30-20制備而成，其中： 組分A由以下質(zhì)量份的原料制備而成： 聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇 380-420份 1，4_ 丁二醇 25-30份 二苯甲烷二異氰酸酯 100-150份 組分B為低密度聚乙烯。
[0007] 其中，所述組分A與組分B的質(zhì)量百分比為70:30。
[0008] 本發(fā)明得到的A組分為熱塑性聚氨酯，本發(fā)明通過(guò)采用聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二 醇、二苯甲烷二異氰酸酯和1，4_丁二醇體系，調(diào)節(jié)其軟硬度段比例為26-30%，得到硬度為 50A的聚氨酯彈性體，其具有生產(chǎn)成本低，耐壓強(qiáng)度高，耐磨性能好、耐油性優(yōu)異、水解穩(wěn)定 性能好的特點(diǎn)。但是組分A的力學(xué)強(qiáng)度不高，耐彎曲性能差，若進(jìn)一步降低其硬度提高其拉 伸強(qiáng)度，則會(huì)造成其耐磨性能不足，并且水解穩(wěn)定性受到影響，無(wú)法用于實(shí)際生產(chǎn)需求。
[0009]本發(fā)明特定添加組分B，即低密度聚乙烯，其本身具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，能與組分A 形成良好的性能互補(bǔ)，與組分A組合得到的本發(fā)明彈性體，不但力學(xué)性能得以提高，并且整 體提高了材料的柔韌性，耐反復(fù)彎曲性能優(yōu)異，能廣泛應(yīng)用于電梯扶手、傳動(dòng)帶、同步帶和 密封條等特殊領(lǐng)域。這是傳統(tǒng)單一的聚氨酯彈性體無(wú)法達(dá)到的技術(shù)效果。而作為柔韌性突 出的低密度聚乙烯，LDPE傳統(tǒng)的主要用途是作薄膜產(chǎn)品，或者用于注塑制品，醫(yī)療器具，藥 品和食品包裝材料，吹塑中空成型制品等，極少會(huì)應(yīng)用于傳送帶、電梯扶手等具有較強(qiáng)的撕 裂強(qiáng)度和硬度需求的產(chǎn)品領(lǐng)域。
[0010]其中，所述聚己二酸1，4_丁二醇酯二醇以己二酸、1，4_丁二醇為主要原料、甲醇為 輔助原料、二月桂酸二丁基錫為催化劑制備而成?，F(xiàn)有的聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇一般 是通過(guò)己二酸、1，4_ 丁二醇為主要原料作為主要合成原料，通過(guò)添加鈦酸四正丁酯作為氧 化劑，能夠有效提高其酯化和縮聚反應(yīng)。而二月桂酸二丁酯極少應(yīng)用于聚己二酸1，4_ 丁二 醇酯二醇以己二酸的縮聚反應(yīng)，本發(fā)明添加了甲醇作為輔助原料，本身不參與其合成反應(yīng)， 而是提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境，能夠有效提高產(chǎn)品的成本率和反應(yīng)速率，這十分有利 于工業(yè)化生產(chǎn)的需求，而作為小實(shí)驗(yàn)室，一般不采用本技術(shù)方案。所述聚己二酸1，4_ 丁二醇 酯二醇的制備采用本領(lǐng)域公知的制備方法即可，即將己二酸、1，4-丁二醇為主要原料、甲醇 為輔助原料、二月桂酸二丁基錫為催化劑混合反應(yīng)即可。
[0011] 其中，所述己二酸與1，4_丁二醇的摩爾比為1:1.2,甲醇的添加量為己二酸摩爾質(zhì) 量的0.5%，所述催化劑的添加量為1，4_丁二醇的0.15%。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)己二酸 與1，4_丁二醇的摩爾比為1:1.2,甲醇的添加量為己二酸摩爾質(zhì)量的0.5%，所述催化劑的添 加量為1，4_ 丁二醇的0.15%，本發(fā)明得到的聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇的純度最佳，并且生 產(chǎn)的成本也比現(xiàn)有技術(shù)大幅度降低，這對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)尤其重要。并且得到的聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇的耐磨性和防腐蝕性特別強(qiáng)。
[0012] 其中，所述聚己二酸1，4_丁二醇酯二醇的平均分子量為2200,羥值為40 mgKOH/g。 一般選擇的聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇的平均分子量為2200,但本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，選擇平均分 子量為2200的聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇，制備得到的彈性體撕裂強(qiáng)度較高，與低密度聚 乙烯的結(jié)合性能更強(qiáng)，得到的彈性體整體的穩(wěn)定性更好。
[0013] 其中，所述組分A的硬度為50A，所述組分B的硬度為70A。通過(guò)兩者特定的比例組 合，得到的彈性體的硬度為60A，并且拉伸強(qiáng)度大于40MPa，撕裂強(qiáng)度大于38MPa，斷裂伸長(zhǎng)率 大于700%，綜合性能優(yōu)異。
[0014] -種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，包括以下制備步驟： A組分的制備:將聚己二酸1，4_ 丁二醇酯、1，4_ 丁二醇按質(zhì)量比混合成第一物料，二苯 甲烷二異氰酸酯與第一物料的進(jìn)料比例為1:1混合反應(yīng)制得A組分;具體的將聚己二酸1，4_ 丁二醇酯、1，4_丁二醇按質(zhì)量比加入至澆注機(jī)的A料槽中，將二苯甲烷二異氰酸酯按質(zhì)量比 加入B料槽中，調(diào)整A料槽和B料槽的進(jìn)料比例1:1混合，將混合后的料導(dǎo)入擠出機(jī)，擠出造 粒； 彈性體的合成:將組分A與組分B按照混合比例共混，同時(shí)加入硅烷偶聯(lián)劑，通過(guò)擠出造 粒，擠出機(jī)溫度分為七段，一段溫度150°C，二段溫度155°C，三段溫度160°C，四段溫度165 °C，五段溫度165°C，六段溫度160°C，七段溫度155°C，得到硬度為60A的聚氨酯彈性體。
[0015]其中，所述A料槽溫度60°C，B料槽溫度65°C。
[0016]其中，所述硅烷偶聯(lián)劑的添加量為總原料的0.03%。
[0017] 其中，所述A組分制備階段造粒的擠出機(jī)溫度分為七段，一段溫度150°C，二段溫度 155°C，三段溫度160°C，四段溫度165°C，五段溫度165°C，六段溫度160°C，七段溫度155°C得 到組分A;所述彈性體合成的造粒擠出機(jī)溫度分為七段，一段溫度150°C，二段溫度155°C，三 段溫度160°C，四段溫度165°C，五段溫度165°C，六段溫度160°C，七段溫度155°C。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明使用聚己二酸1，4-丁二醇酯二醇、1，4-丁二醇和 二苯甲烷二異氰酸酯體系合成得到組分A，硬度為50A，再與硬度為70A的低密度聚乙烯聚合 得到硬度為60A的聚氨酯彈性體，原料成本低，材料的性能特異，拉伸強(qiáng)度大于40MPa，撕裂 強(qiáng)度大于38MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于700%，尤其適合電梯扶手、傳動(dòng)帶、同步帶和密封條等特殊 的技術(shù)領(lǐng)域。
[0019] 本發(fā)明的另一有益效果在于：制備工藝簡(jiǎn)單、易操作，制備成本低，得到的聚氨酯 彈性體滿足拉伸強(qiáng)度大于40MPa，撕裂強(qiáng)度大于38MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于700%，尤其適合電梯 扶手、傳動(dòng)帶、同步帶和密封條等特殊的技術(shù)領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，實(shí) 施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。
[0021 ] 實(shí)施例1 一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體，包括組分A和組分B組分按照質(zhì)量百分比為 70:30制備而成，其中組分B為低密度聚乙烯，組分A由以下質(zhì)量份的原料制備而成： 聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇 400份 1，4_ 丁二醇 27 份 二苯甲烷二異氰酸酯 125份。
[0022]制備方法： A組分的制備:將聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇、1，4_ 丁二醇按質(zhì)量比加入至澆注機(jī)的A 料槽中，將二苯甲烷二異氰酸酯按質(zhì)量比加入B料槽中，A料槽溫度60°C，B料槽溫度65°C。調(diào) 整A料槽和B料槽的進(jìn)料比例為1:1混合;將混合后的料導(dǎo)入擠出機(jī)，擠出造粒，擠出機(jī)溫度 分為七段，一段溫度150°C，二段溫度155°C，三段溫度160°C，四段溫度165°C，五段溫度165 °C，六段溫度160°C，七段溫度155°C，得到組分A得到組分A。
[0023] 彈性體的合成:將組分A與組分B按照混合比例共混，同時(shí)加入硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶 聯(lián)劑添加量為0.03%，通過(guò)擠出造粒，擠出機(jī)溫度分為七段，一段溫度150°C，二段溫度155 °C，三段溫度160°C，四段溫度165°C，五段溫度165°C，六段溫度160°C，七段溫度155°C，得到 硬度為60A的聚氨酯彈性體。
[0024] 實(shí)施例2 一種低硬度高強(qiáng)度的熱塑性聚氨酯彈性體，包括組分A和組分B組分按照質(zhì)量百分比為 75:25制備而成，其中組分B為低密度聚乙烯，組分A由以下質(zhì)量份的原料制備而成： 聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇 380份 1,4-丁二醇 28 份 二苯甲烷二異氰酸酯 110份。
[0025]制備方法： A組分的制備:將聚己二酸1，4_ 丁二醇酯二醇、1，4_ 丁二醇按質(zhì)量比加入至澆注機(jī)的A 料槽中，將二苯甲烷二異氰酸酯按質(zhì)量比加入B料槽中，A料槽溫度60°C，B料槽溫度65°C。調(diào) 整A料槽和B料槽的進(jìn)料比例為1:1混合;將混合后的料導(dǎo)入擠出機(jī)，擠出造粒，擠出機(jī)溫度 分為七段，一段溫度150°C，二段溫度155°C，三段溫度160°C，四段溫度165°C，五段溫度165 °C，六段溫度160°C，七段溫度155°C，得到組分A。
[0026]彈性體的合成:將組分A與組分B按照