[发明专利]一种硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态硫化的硅橡胶/聚氨酯共混热塑弹性体及其制备方法。

技术背景

动态硫化是将热塑性材料(包括热塑弹性体和热塑性塑料)、可硫化的橡胶与硫化剂一起在一定的温度和剪切力的作用下熔融共混，橡胶在这个过程中，被剪切成小颗粒(分散相)分散到热塑性材料(连续相)中，同时橡胶颗粒完成交联，形成热塑弹性体(TPV)。这种材料同时具有较好的性能，以及较低的加工成本。这种制备方法能够获得高交联度橡胶相。因此TPV的力学强度和耐油性较高。美国的Monsanto公司的Coran等(现名Solutia Inc.)开发出PP/EPDM的TPV(US4130535)，并在1980年首次将这种弹性体转化成为商品“Santoprene”。

这种材料具有优良的加工性、橡胶的高弹性、良好的适应性、经济性以及低污染性而得到市场的青睐，现在几乎所有应用橡胶的场合都可以使用Santoprene替换。但是，Santoprene耐热性较低，在有些要求极其耐油，有些耐温要求非常高等环境就限制了这种材料的应用。

聚氨酯热塑弹性体(TPU)由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成，具有良好的耐油性、耐磨性、韧性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围。但是它的耐老化性、以及耐热性较差。TPU能与多种材料共混，形成性能优异的高分子合金材料。使用共混物，不仅可以用挤出、注射等方法成型，而且比TPU更易加工。

硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶显著的特征是高低温稳定性，在200℃以上的高温环境下，硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化。硅橡胶的耐候耐老化性能也非常突出。但是硅橡胶的力学强度差，只具有中等的耐油、耐溶剂性能。因此，通过动态硫化方法制备硅橡胶/TPU热塑弹性体，将使两者材料的优点互补，得到既耐高温又耐油的热塑弹性体。美国专利US 4500688使用含多个(大等于于2)硅氢键基团的化合物作交联剂，金属铂或其化合物作为催化剂制备了含有少量硅橡胶(硅橡胶用量一般为10％，小于40％)的硅橡胶/TPU动态热塑弹性体。这种弹性体具有良好的力学性能。美国专利US6759487B2使用含多个(大等于于2)硅氢键基团的化合物作交联剂，金属铂或其化合物作为催化剂制备了含有大量硅橡胶(硅橡胶用量一般为大于50％，可高达85％)的硅橡胶/TPU动态热塑弹性体，也能获得具有良好的力学性能的热塑弹性体。中国专利CN102153853A也使用含有多个硅氢键基团的化合物作交联剂，金属铂或其化合物作为催化剂，同时加入了硅改性聚氨酯作为相容剂，制备了硅橡胶/TPU动态硫化热塑弹性体。

过氧化物是一种常见的交联剂，价格便宜，材料易得。不需要使用铂等金属或其盐作为催化剂。到目前为止，尚未见到使用过氧化物作为交联剂制备硅橡胶/TPU热塑弹性体的相关专利报道。本发明提供一种方法，使用便宜易得的过氧化物作为交联剂，制备动态硫化硅橡胶/TPU热塑弹性体。

发明内容

本发明的目的是提供一种力学性能优异、可重复加工的硅橡胶/TPU热塑弹性体及制备方法。

本发明提供一种硅橡胶/TPU热塑弹性体，由硅橡胶、聚氨酯、过氧化物交联剂、组成。该热塑弹性体的组成及含量为：

热塑性聚氨酯弹性体 100重量份

硅橡胶 20～556重量份

反应相容剂 0.01～5重量份

过氧化物 0.1～10重量份

所述的热塑性聚氨酯弹性体为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体或聚醚型热塑性聚氨酯弹性体。

所述的硅橡胶为硅橡胶(Silicone Rubber)是一种分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—)高分子为主的弹性材料,高分子侧链是有机基团，这些有机基团可以是－CH3、－C2H3或－C6H5等，同时每个分子还须含有至少2个或以上的乙烯基。

所述的反应相容剂为硅烷偶联剂。

所述的过氧化物为含有过氧基团-O-O-的有机化合物。

本发明的硅橡胶/TPU热塑弹性体的制备方法包括以下步骤：在密炼机中，150～220℃的共混温度下，将聚氨酯加入到密炼机中，然后加入硅橡胶混炼胶(已经加入SiO2)，共混5分钟后加入相溶剂，再共混2～5分钟后，加入过氧化物交联剂进行动态硫化。动态硫化5～15分钟后得到硅橡胶/TPU热塑弹性体。