[发明专利]一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开的一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法是先将热塑性聚氨酯、甲基乙烯基硅氧烷、增强填料、扩链剂预混后和催化剂一起在密炼机或双螺杆挤出机中熔融挤出造粒制备聚硅氧烷母料，然后再将热塑性聚氨酯、聚硅氧烷母料和相容剂、阻聚剂混合均匀后，加入交联剂和催化剂进行动态硫化。由于制备母料采用的甲基乙烯基硅氧烷粘度较低，易于良好分散，同时在催化剂的作用下又能实现链增长，提高聚硅氧烷的粘度和分子量，因而所得弹性体能具备更好的力学性能和爽滑的手感，易于加工，可以用于建筑、汽车配件、电线电缆、医疗器械以及可穿戴设备等高要求的应用领域。

技术领域

本发明属于热塑性弹性体及其制备技术领域，具体涉及一种动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPU)是一种分子链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)，且由柔性链段和刚性链段交替连接而成的(AB)n型嵌段共聚物。其中刚性链段是在常温下起弹性交联点的作用，使其成为一种介于一般橡胶与塑料之间的弹性材料。TPU弹性体硬度范围广，虽然其应用领域十分广泛，如可应用于汽车配件、工业胶管、齿轮、鞋材等领域，但是在一些特殊的弹性材料应用领域如可穿戴设备配件、汽车内装饰件和线缆护套等领域，TPU难以满足耐刮、耐高低温等要求。

通过动态硫化方法制备的热塑性弹性体既可具有热固性橡胶的物理机械性能，又可具有热塑性塑料的流动加工性，比简单共混的热塑性弹性体具有更好的加工和使用性能。美国专利US 6759487 B2公开了一种动态硫化热塑性聚氨酯-硅氧烷弹性体及其制备方法。其中，二氧化硅增强的硅氧烷弹性体分散在热塑性聚氨酯基体中，并通过硅氢加成反应来实现动态硫化。虽然这种方式得到的热塑性弹性体在长期受热时，硬度、抗拉强度等物理性能几乎不下降，但由于硅氧烷弹性体分子链的非极性和较低的表面能，使得硅橡胶与大多数热塑性树脂包括TPU的相容性较差，易出现相分离。美国专利US20170233572 A1描述了比US 6759487 B2中范围更窄的配方，从而使热塑性弹性体获得了优异的耐刮擦性、耐磨性和耐化学性，但强调了需要选择特定的基体聚合物(即TPU或TPU及其他热塑性弹性体的混合物)。然而该发明依然没有改善聚硅氧烷和有机聚合物基体的相容性，容易出现分相或界面结合不好的问题。中国专利CN102153853提供了一种硅橡胶/聚氨酯热塑性弹性体，并在配方中添加一定量的硅改性聚氨酯作为相容剂，但由于硅橡胶与聚氨酯粘度相差较大，依然存在分散不好的问题。由于以上这些技术方案都是采取直接添加硅橡胶作为橡胶相，因而会存在这样一些问题：①因硅橡胶分子量较高，粘度较大，直接加料难度大，需要的专门的进料及加工设备，投入高。②因硅橡胶在高温下不具有热塑性树脂那样的流动性，与树脂基体粘度相差较大，难以分散均匀，使得到的热塑性弹性体性能均不能得到保证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种新的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法。

本发明另一目的是提供一种由上述方法制备的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体，该弹性体可满足一些特殊领域的使用要求。

本发明提供的一种新的动态硫化热塑性聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)将热塑性聚氨酯100份、甲基乙烯基硅氧烷100～200份、增强填料50～100份、扩链剂1～10份预混后和以Pt、Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计的催化剂2.5×10^-4～1×10^-3份，加入密炼机或双螺杆挤出机中，于温度160～240℃下熔融挤出造粒、冷却得粒状或片状的聚硅氧烷母料；

(2)将干燥后的100份热塑性聚氨酯、115～400份聚硅氧烷母料和10～25份相容剂、0.1～1.5份阻聚剂混合均匀后，加入2～9份交联剂，于160～240℃继续混合均匀后加入以Pt、以Pd、Rh、Ru、Ni或Co含量计6.0×10^-3～1.5×10^-2份催化剂，并在混合装置的剪切作用下，于温度160～240℃进行动态硫化即可。