[发明专利]一种高性能热塑性聚氨酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高性能热塑性聚氨酯及其制备方法。

背景技术

高硬度热塑性聚氨酯一般指邵氏D硬度大于70，广泛用于制作压力辊、轴承、齿轮、冲压模、保龄球、鞋底和电缆方面等。但目前国内高硬度热塑性聚氨酯的应用还相当有限，因为高硬度聚氨酯的制备主要采用预聚法，通过提高硬段含量的方法来提高硬度。对预聚法来说，提高硬段含量即必须增加异氰酸酯及扩链剂的用量，一般来说高硬度聚氨酯体系的预聚体具有较高的NCO含量，而NCO含量越高，预聚体扩链时的凝胶时间越短，体系粘度上升迅速。试验表明，一般情况下，要制备邵氏D硬度大于70的聚氨酯，NCO质量分数应高于10%，而这种高NCO含量体系的凝胶时间小于1min。即使采用低游离TDI技术，也只能使凝胶时间延长至3.5min。这种方法制备高硬度热塑性聚氨酯，由于凝胶时间短，影响了实际的生产，这在一定程度上限制了高硬度聚氨酯的应用，特别是在国内的应用。另一方面，通过盲目地增加异氰酸酯及扩链剂的用量来提高热塑性聚氨酯的硬度，但是它会降低聚氨酯的了其他性能，比如冲击性能。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷而提供一种高硬度、高韧性热塑性聚氨酯及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明采用一步法，选用低分子量的多元醇或高低分子量多元醇复配、不同结构的二异氰酸酯和扩链剂，制备了高硬度、高韧性的热塑性聚氨酯。

一种热塑性聚氨酯，由包括以下重量份的组分制成：

聚醚多元醇 20～50份，

二异氰酸酯 45～65份，

扩链剂 5～20份。

所述的聚醚多元醇分子量为200～2000，选自聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃二醇中的一种或一种以上。

所述的二异氰酸酯选自为甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）。

所述的扩链剂选自3，3′-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、邻苯二酚、1,6-己二醇、乙二醇或1,4-丁二醇。

一种上述热塑性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：（1）称取20～50份干燥的聚醚多元醇、5～20份干燥过的扩链剂与45～65份的二异氰酸酯混合，搅拌抽真空，搅拌均匀，浇入预热过的模具中；

（2）将步骤（1）中的混合料在模具中固化、熟化，冷却至室温，得到高性能热塑性聚氨酯。

所述的步骤（1）中聚醚多元醇干燥的条件为：在100～120℃条件下真空脱水2～4h。

所述的步骤（1）中扩链剂的干燥的条件为：在100～120℃条件下真空脱水2～4h。

所述的步骤（1）中搅拌时间为3～5min，搅拌速度为100～120r/min。

所述的步骤（1）中模具预先涂有硅酮脱模剂，将涂有脱模剂的模具预热，预热温度为90～110℃。

所述的步骤（2）中固化是指在真空烘箱，温度为90～110℃下进行脱泡固化，固化的时间为2～4h。

所述的步骤（2）中熟化的温度为120～160℃，时间为6～10h。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、预聚体通常凝胶时间短，不利实际生产，不如本发明采用的一步法容易操作。

2、本发明选用低分子量的多元醇或高低分子量多元醇复配、不同结构的二异氰酸酯和扩链剂，制备了高硬度、高韧性的高性能热塑性聚氨酯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

以下实施例中所用的聚醚多元醇脱水干燥条件为：在100～120℃条件下真空脱水2～4h。

以下实施例中所用的扩链剂干燥的条件为：在100～120℃条件下真空脱水2～4h。

实施例1

（1）将聚丙二醇（分子量为400）和1,6-己二醇分别在100℃下真空脱水4h，称取20份干燥过的聚丙二醇（分子量为400）、18.9份干燥过的扩链剂1,6-己二醇和61.1份4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯MDI混合，120r/min搅拌速度下搅拌抽真空3min，混合均匀；

（2）将上述均匀混合液浇入涂有硅酮脱模剂的模具（预热温度为90℃）中，在真空烘箱90℃下固化4h，并在120℃下熟化为10h；