[发明专利]一种低析出低气味抗黄变热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种低析出低气味抗黄变热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用，所述热塑性聚氨酯弹性体的原料组分包括HDI封端的低游离聚氨酯预聚体、1,4‑丁二醇、催化剂和助剂，其中，所述HDI封端的低游离聚氨酯预聚体的NCO含量为2.4wt%‑9.0wt%，HDI游离含量小于0.1wt%；所述助剂为抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、润滑剂、耐水解剂中的一种或几种的组合。本发明采用HDI游离含量小于0.1wt%的HDI封端的低游离聚氨酯预聚体为主体原料，以BDO为扩链剂，协同特定助剂的使用，配合双螺杆挤出方法制备的TPU具有低析出，低气味，抗黄变，快成型，优异的耐热和力学性能，能够广泛应用在汽车内饰、可穿戴设备、电子注塑产品、电子护套、鞋材、包胶、改性领域等。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种低析出低气味抗黄变热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种嵌段式线性大分子，其主要由硬段和软段组成，硬段由二异氰酸酯和小分子扩链剂组成，软段由多元醇组成。TPU具有强度高，耐磨优，环保等优点广泛应用到鞋材、管材、密封、3C、汽车、医疗等领域。

普通的芳香族热塑性聚氨酯弹性体由于具有苯环结构经过紫外照射后会发生明显的黄变，为了改善耐黄变，通常的做法是向TPU基材中添加紫外线吸收剂和光稳定剂，虽然可以一定程度的改善耐黄变效果，但是耐UV效果仍然不佳，添加紫外线吸收剂和光稳定剂后，经太阳灯(50℃/300W)照射24h，耐UV能达到4级。经过168h照射，耐UV能达到3.5级。因此在一些对耐UV要求高的应用领域(耐UV 4.5-5级)，芳香族的TPU满足不了需求。

脂肪族TPU由于没有苯环结构，因此耐UV性能明显优于常规芳香族TPU，此类TPU又被称为永不黄变TPU。由于具有优异的耐黄变性能，脂肪族TPU在车身保护膜、夹胶玻璃、汽车内饰件、电子产品护套、可穿戴设备、电子注塑产品等领域有着广泛的应用前景。

制备脂肪族TPU目前常用的异氰酸酯有4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)和1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，使用H12MDI制备的TPU具有高透明、耐UV、不析出等优点，目前市场化的产品主要应用到挤出领域，具体应用为汽车保护膜、夹胶玻璃、灯带等领域。但此类TPU耐热较差，注塑成型周期长，收缩率大，因此不适合注塑成型加工，对耐热要求较高的领域，如汽车内饰也不适合。

采用HDI制备的TPU不仅具有优异的耐UV性能，同时耐热较好，收缩率低，适合注塑加工成型，可以满足常规的注塑产品使用要求。但采用常规配方和工艺制备的HDI型TPU非常容易析出，而且具有一定的气味，因此对耐析出和气味要求高的应用领域满足不了需求。

导致HDI型TPU析出的主要原因是一分子的HDI和1分子的BDO通过头尾连接的方式，产生副反应而生成环状的氨基甲酸酯低聚物，这些环状的氨基甲酸酯低聚物容易结晶，结晶的低聚物与聚氨酯本体的相容性较差会发生迁移，随着时间的延长，慢慢迁移至产品表面，从而导致析出，影响制品外观，具体反应式参照专利CN 108559049A。

专利CN1283209A中涉及了一种脂肪族、低析出可烧结的热塑性聚氨酯弹性体，基本原料为HDI，BDO和多元醇，采用挤出机聚合工艺，制备的TPU颗粒暴露于90℃空气流中气提8h和16h，气提后的颗粒经测试，析出量得到一定改善，但改善效果有限。而且由于采用了长时间高温的处理方式，会增加TPU颗粒的初始颜色，从而一定程度影响外观。

专利CN1130428(C)中涉及了一种脂肪族热塑性聚氨酯弹性体及制备方法和应用，本发明改善析出的第一种方法为采用5-15mol％的IPDI替代HDI，IPDI引入可以一定程度改善析出问题，但改善不明显，且耐热性下降。本发明改善析出的第二种方法为采用80％以上的HDO替代BDO，有效的改善了析出问题，但最终产品的成型和物性会有所降低。