[发明专利]一种热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于聚合物制备技术领域，特别涉及一种热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺。

背景技术

聚氨酯弹性体是指在大分子主链上含油较多氨基甲酸酯基官能团（NH-CO-O-）的一类弹性体聚合物，是典型的多嵌段共聚物。其具有耐磨性好、硬度范围宽、强度高、伸长率高、负载支撑容量大、减震效果好、耐低温性能好和耐油耐候性能优异等诸多优点。与橡胶材料相比，聚氨酯弹性体具有耐磨、耐撕裂、耐臭氧、耐切割、高承载性、可浇注、可灌封、硬度范围广、透明或半透明等一系列优点；而与塑料相比，聚氨酯弹性体又具有不易发脆、耐磨、弹性记忆等优点；与金属材料相比，聚氨酯弹性体又具有耐损耗、耐腐蚀。重量轻、加工费用低和噪音低等优点。因此，聚氨酯弹性体得到了十分广泛的应用。

根据加工方法的不同，聚氨酯弹性体一般可分为热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、浇注型聚氨酯弹性体和混炼型聚氨酯弹性体。其中，热塑性聚氨酯弹性体是在加热时可以塑化，用溶剂可以溶解的一类聚氨酯弹性体。与浇注型聚氨酯弹性体和混炼型聚氨酯弹性体相比，其交联结构很少，甚至没有，分子基本上是线性的，只存在一定量的物理交联。

但是，目前国内企业生产出的热塑性聚氨酯弹性体的挤出稳定性不够理想，经常会出现鱼眼、气泡、表面粗糙和蛛网状痕迹等缺陷，无法满足一些要求严格的场合的使用要求。

有鉴于此，确有必要提供一种热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺，以提高热塑性聚氨酯弹性体的挤出稳定性，避免鱼眼、气泡、表面粗糙和蛛网状痕迹等缺陷的出现，提高热塑性聚氨酯弹性体的成品一致性和品质。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺，以提高热塑性聚氨酯弹性体的挤出稳定性，避免鱼眼、气泡、表面粗糙和蛛网状痕迹等缺陷的出现，提高热塑性聚氨酯弹性体的成品一致性和品质。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺，包括以下步骤：第一步，预干燥：将聚己二酸乙二醇酯熔化后加入A料罐，加热到100-120℃后在低速搅拌下真空脱水2-3h，使之水含量小于0.05%，解除真空通氮气后备用；将二苯基甲烷二异氰酸酯熔化后加入B料罐，加热到60-70℃后在低速搅拌下真空脱气0.5-1h，使之水含量小于0.05%，然后解除真空并通氮气后备用；将1,4-丁二醇加入C料罐中加热到30-50℃后在低速搅拌下真空脱水0.5-1h后，使之水含量小于0.05%，然后解除真空并通氮气后备用；充分的预先干燥可以可以防止成品上气泡的产生。

第二步，初混：将0.1-2wt%的硬酯酰胺蜡类润滑剂、0.2-1wt%的抗氧剂β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯、0.001-0.1wt%的铋系催化剂、0.1-2wt%的受阻胺类光稳定剂和0.1-10wt%的碳化二亚胺类耐水解剂加入30-70wt%的预干燥后的聚己二酸乙二醇酯中混合均匀，得到聚己二酸乙二醇酯预混物，然后将聚己二酸乙二醇酯预混物、20-40wt%预干燥后的二苯基甲烷二异氰酸酯和5-15wt%的预干燥后的1,4-丁二醇通过计量泵输送到浇注头，在高速搅拌下进行均匀初混；用二苯基甲烷二异氰酸酯制得的热塑性聚氨酯弹性体不仅综合性能优越，而且价格便宜，原料来源广泛方便。

第三步，反应：初混后的物质从浇注头进入双螺杆反应挤出机中，所述双螺杆为同向旋转双螺杆，其中，挤出成型螺杆的L/D为20-25，压缩比为2.5-3，螺杆转速为20-80r/min，反应温度为140-250℃，压力为4-7MPa，并且机筒的温度控制至少分为四段；反应完成后，由机头挤出胶条，经水下拉条切粒并脱水得到产物粒子。

由于热塑性聚氨酯弹性体是熔融状态下的剪切敏感材料，高的剪切螺杆会引起材料降解，因此，经过优化，本发明选择的螺杆转速为20-80r/min；而且由于热塑性聚氨酯弹性体本身的粘度比较大，因此使用的反应温度和压力也要比较大，经过优化，本发明选择的反应温度为140-250℃，压力为4-7MPa。在该温度和压力下进行反应可确保将副反应降到最低限度，而且在该压力下可以抑制带有气体的分解反应，且使得低分子量齐聚物的质量分数降到最低。通过严格控制反应温度、压力和螺杆转速是提高基础稳定性的关键之所在。筒体的多段控温设置可以提高温度控制的精确性，从而提高反应的均匀程度。

第四步，干燥：将产物粒子在干燥槽中于80-110℃下干燥搅拌3-5h，经过分级筛选后得到热塑性聚氨酯弹性体。