一种高防潮且耐寒热的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高防潮且耐寒热的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，所述聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：25‑35重量份二异氰酸酯、50‑70重量份多元醇、5‑18重量份纳米碳纤维、5‑10重量份棉纤维、10‑15重量份低密度聚乙烯、1‑8重量份扩链剂和1‑3重量份催化剂，其中所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物。本发明专利技术的热塑性聚氨酯弹性体的拉伸强度达到90MPa以上，断裂伸长率达到970％，回弹率达到88％以上，透湿率达到12000‑15000g/m2/天，具备超高防潮性，并且具有很好的耐寒热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，尤其涉及一种高防潮且耐寒热的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯(TPU)是一种新型的有机高分子合成材料，其各项性能优异，可以代替橡胶、软性聚氯乙烯材料PVC。例如其具有优异的物理性能，例如耐磨性，回弹力都好过普通聚氨酯和PVC，耐老化性好过橡胶，可以说是替代PVC和PU的最理想的材料。随着科学技术的进步，对于聚氨酯材料提出了更高的要求，人们期望其在具备耐磨性、回弹力的同时，具有耐寒热以及高度防潮等功能，以使得聚氨酯制品在低温和高温的环境下更好地保持其原有性能。因此，在本领域，期望获得一种既能防潮又能耐寒热的聚氨酯材料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，也别是提供一种高防潮且耐寒热的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯弹性体，所述热塑性聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：其中所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物。在本专利技术中，利用两种特定的二异氰酸酯和两种特定的多元醇来制备聚氨酯弹性体，克服了利用单一的聚醚多元醇或聚酯多元醇与单一的二异氰酸酯反应产生的聚氨酯弹性体不易对软段和硬段进行控制的缺陷，通过控制特定的二异氰酸酯和两种特定的多元醇与其他原料的配比关系，可以控制软段和硬段具有合适的比例关系，使其得到的聚氨酯弹性体具有比较理想的弹性，此外纳米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯三者相互配合，协同作用，可以增强聚氨酯弹性体的防潮性，并使其具备良好的耐寒热性能。在本专利技术中，所述二异氰酸酯的用量可以为26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份或34重量份。在本专利技术中，所述多元醇的用量可以为52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、65重量份或68重量份。在专利技术中，所述纳米碳纤维的用量可以为6重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、16重量份或17重量份。在本专利技术中，所述棉纤维的用量可以为6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份。在本专利技术中，所述低密度聚乙烯的用量可以为11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份或14.5重量份。在本专利技术中，所述扩链剂的用量可以为2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份或7重量份。在本专利技术中，所述催化剂的用量可以为1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.3重量份、2.5重量份或2.8重量份。优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：在本专利技术中，所述二异氰酸酯中异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为(2-5):1，例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1，优选(3-4):1。优选地，所述多元醇中聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1：(1-3)，例如1:1、1:1.3、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.3、1:2.5、1:2.8或1:3。优选地，所述多元醇的数均分子量为2500-4000，例如2500、2800、3000、3300、3500、3800或4000。优选地，所述扩链剂为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或月硅酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。在本专利技术中通过控制两种二异氰酸酯的用量配比，以及两种多元醇的用量配比，并且配合使用米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯，各组分相互配合，协同作用，使得聚氨酯弹性体具有良好的弹性，良好的可加工性能，并且纳米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯三者相互配合，协同作用，可以增强聚氨酯弹性体的防潮性，并使其具备良好的耐寒热性能。另一方面，本专利技术提供了如上所述的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂、催化剂加入容器中，在搅拌条件下，真空脱水，而后在100-120℃(例如103℃、105℃、108℃、110℃、113℃、115℃或118℃)反应2-4h(例如2.3h、2.5h、2.8h、3h、3.3h、3.5h或3.8h)；(2)向步骤(1)的反应物料中加入纳米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯，混合均匀后，利用双螺杆挤出机挤出造粒得到所述压延级热塑性聚氨酯弹性体。优选地，步骤(1)所述真空脱水时的温度为60-70℃，例如62℃、65℃、68℃或70℃。优选地，步骤(1)所述搅拌的速率为1000-1500r/min，例如1000r/min、1100r/min、1200r/min、1300r/min、1400r/min或1500r/min。优选地，步骤(1)所述真空脱水时的压力为-0.3～-0.1kPa，例如-0.3kPa、-0.28kPa、-0.25kPa、-0.23kPa、-0.2kPa、-0.18kPa、-0.15kPa、-0.13kPa或-0.1kPa。优选地，步骤(2)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110-120℃，例如112℃、115℃、118℃或120℃，混合段温度为130-150℃，例如132℃、135℃、138℃、140℃、143℃、145℃或148℃，挤出段温度为160-180℃，例如162℃、165℃、168℃、170℃、173℃、175℃或178℃，机头温度为150-160℃，例如153℃、155℃、158℃或160℃。作为优选技术方案，本专利技术所述的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法具体包括以下步骤：(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂、催化剂加入容器中，在1000-1500r/min转速搅拌下，于-0.3～-0.1kPa压力下在60-70℃真空脱水，而后在120-140℃反应1-5h；(2)向步骤(1)的反应物料中加入纳米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯，混合均匀后，利用双螺杆挤出机挤出造粒，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为110-120℃，混合段温度为130-150℃，挤出段温度为160-180℃，机头温度为150-160℃，挤出造粒后得到所述压延级热塑性聚氨酯弹性体。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用特定的二异氰酸酯以及多元醇，各组分在特定用量配比下，相互作用，相互协调，使得制备得到的聚氨酯具有良好的机械性能和可加工性能、弹性好，并且纳米碳纤维、棉纤维和低密度聚乙烯三者相互配合，协同作用，可以增强聚氨酯弹性体的防潮性，并使其具备良好的耐寒热性能。经测定，所得聚氨酯弹性体的拉伸强度达到90MPa以上，断裂伸长率达到970％，回弹率达到88％以上，透湿率达到12000-15000g/m2/天，具备超高防潮性，并且在-20℃、-10℃、0℃、30℃和80℃的温度变化过程中，产品的回弹率波动很小，具有很好的耐寒热性能。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：其中所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：其中所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，所述多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物。2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体主要由以下原料制备得到：3.根据权利要求1或2所述的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述二异氰酸酯中异佛尔酮二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为(2-5):1，优选(3-4):1。4.根据权利要求1-3中任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多元醇中聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1：(1-3)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述多元醇的数均分子量为2500-4000。6.根据权利要求1-5中任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述扩链剂为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述催化剂为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或月硅酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6中任一项所述的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将二异氰酸酯、多元醇、扩链剂、催化剂加入容器中，在搅拌条件下，真空脱水，而后在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，王一良，
申请(专利权)人：东莞市吉鑫高分子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44