热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚氨酯合成材料技术领域，具体涉及一种热塑性聚氨酯‑氟硅橡胶弹性体及其制备方法。本发明专利技术所述的热塑性聚氨酯‑氟硅橡胶弹性体，包括以下质量份数的原料：聚合物多元醇100份、异氰酸酯40‑82份、扩链剂10‑30份、液体氟硅橡胶20‑40份、抗氧剂1‑2份、分散剂1‑3份、催化剂0.03‑0.05份。本发明专利技术所述的热塑性聚氨酯‑氟硅橡胶弹性体，兼具氟硅橡胶和聚氨酯材料的优异低温、耐油性能及重复加工性能，具有精细的微观相态结构，力学性能及弹性优异，可广泛应用于在汽车工业、电子设备、石油化学工业领域；本发明专利技术还提供了简单易行的制备方法。

Thermoplastic polyurethane fluorosilicone rubber elastomer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体及其制备方法
本专利技术属于聚氨酯合成材料
，具体涉及一种热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯弹性体作为新型环保材料，可以重复加工，且具有机械性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀、耐射线辐射、粘接性好等优异性能，已广泛地用于工业、生活的各个方面，如鞋材、纺织、电子等。但是TPU在注塑等加工过程中存在粘模，电子产品使用过程中存在易刮花、析出、易脏污等缺点，限制了聚氨酯弹性体进一步应用。虽然TPU产品的硬度范围较宽，但是小于50A的硬度范围使用纯的TPU是很难达到的，并且加工性能差。氟硅橡胶，又称γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷，是一种经过侧链改性的有机硅弹橡胶。通常用氟硅橡胶做成的制品，除了具有一般硅橡胶的耐低温、耐刮花等特性之外，还具备优良的耐油特性，包括燃油、机油、化学试剂和溶剂。因此，氟硅橡胶很好的弥补了普通硅橡胶耐油能力不足的特性，堪称有机硅弹性体中的“油斗士”。由于氟硅橡胶优异的耐油特性和有机硅弹性体的耐热能力，这种材料特别适合于一些需要耐高温和耐燃油的应用，如密封件、胶管、胶垫、薄膜和浸渍制品等。在汽车工业、航空航天工业、石油化学工业等领域有着广泛的应用，但是由于橡胶产品主要加工工艺复杂，无法重复利用，生产过程中能耗大，所以开发能够重复加工和兼具氟硅产品特性的产品势在必行。通过将热塑性聚氨酯弹性体和橡胶材料通过动态硫化生产工艺加工成为新型的热塑性弹性体(TPV)，既具有热固性橡胶的物理机械性能，又具有热塑性塑料的流动加工性，而且硬度比普通的TPU要低。相比单一的热塑性弹性体或几种材料简单共混的热塑性弹性体具有更好的加工和使用性能。目前聚氨酯-硅橡胶弹性体虽然成功的解决了电子产品应用中存在的易刮花、不耐脏污的性能、耐低温等性能，但是随着机械和电子产品中进一步应用，聚氨酯-硅橡胶耐非极性油性能却达不到使用要求，目前需要开发一款同时具有耐低温，耐刮花，耐油的弹性体产品。专利201811080847.X中描述了一种聚氨酯/氟硅橡胶热塑性弹性体及其制备方法，将氟硅橡胶和交联剂进行混炼，然后再将TPU颗粒同混炼后的氟硅橡胶进行密炼，最终通过双锥喂料机送入双螺杆挤出机中进行后动态硫化，生产工艺复杂，多次经过设备混练，螺杆剪切会造成材料性能下降。
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-氟硅橡胶弹性体，其兼具氟硅橡胶和聚氨酯材料的优异低温、耐油性能及重复加工性能，具有精细的微观相态结构，力学性能及弹性优异，可广泛应用于在汽车工业、电子设备、石油化学工业领域；本专利技术还提供了简单易行的制备方法。本专利技术所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，包括以下质量份数的原料：其中聚合物多元醇和扩链剂的种类选择时，需至少有一种含有不饱和键结构。所述聚合物多元醇为聚己二酸乙二醇酯多元醇、聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚ε-己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己二酸己二醇酯多元醇、聚葵二酸丁二醇酯多元醇、聚葵二酸己二醇酯多元醇、聚葵二酸葵二醇酯多元醇，聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃多元醇、聚丁二烯多元醇或聚丁二烯丙烯腈-苯乙烯共聚多元醇中的一种或几种，其分子量为1000-3000。所述异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(TDI)、多苯基二异氰酸酯(PAPI)、3,5-二甲基4，4’-二苯基二异氰酸酯(TOTI)、对苯二亚甲基二异氰酸酯(p-XDI)、2,4-乙苯二异氰酸酯(EDI)、3,3’-二甲氧基4,4’-二苯基二异氰酸酯(DADI)、戊基苯基-3-庚烯-2,4-二壬基二异氰酸酯(DDI)、间四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯(m-TMXDI)、对四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯(p-TMXDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、亚异丙基双(环己基二异氰酸酯)、环己基-1,3-二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2，2,4-三甲基己烷二异氰酸酯(TMHDI)、甲酸甲酯五亚甲基二异氰酸酯(LDI)或萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)中的一种或几种。所述扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、丙二醇、1，5己二醇、1,4环己二醇、新戊二醇、氢化双酚A、对苯二甲酸二羟基乙酯(BHET)、间苯二酚二羟基乙醚(HER)、甘油α-烯丙基醚或三羟甲基丙烷单烯丙基醚中的一种或几种。所述液体氟硅橡胶为3，3，3-三氟丙基甲基环三硅氧烷均聚液体氟硅橡胶或3，3，3-三氟丙基甲基环三硅氧烷和八甲基环四硅氧烷的共聚液体氟硅橡胶。所述液体氟硅橡胶的粘度范围为1-300Pa·S。所述抗氧剂为β(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸季戊四醇酯、β(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸十八烷基醇酯、三乙二醇醚-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯、双(3,5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、3，3’-硫代丙酸月桂醇酯或3,3’-硫代丙烯酸硬脂醇酯中的一种或几种。所述分散剂为硬脂酸丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、乙撑双油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或几种。所述催化剂为有机铋、钛酸四丁酯、羧酸盐类、铂系催化剂或有机锡催化剂中的一种或几种。本专利技术所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体制备方法，包括以下步骤：1)将聚合物多元醇、抗氧剂、催化剂、分散剂按重量份数加入到A反应釜中；将异氰酸酯按照重量份数加入到B反应釜中；扩链剂按照重量份数加入到C反应釜中；液体氟硅橡胶加入到D反应釜。2)通过计量泵按照每组分所占的重量份数精确计量A，B，C，D四个反应釜中原料，并连续注入双螺杆挤出机，通过双螺杆挤出机反应挤出最终得到热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体。作为一个优选的技术方案，本专利技术所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体的制备方法采用一步法合成，包括以下合成步骤：1)将聚合物多元醇、抗氧剂、催化剂组合按重量份数加入到A反应釜中，氮气保护，保持A釜温度为90-130℃，并在A釜中搅拌均匀；将异氰酸酯按照重量份数加入到B反应釜中，氮气保护，保持反应釜温度为60-70℃；扩链剂加入C反应釜中，氮气保护，保持反应釜温度为50-85℃；将液体氟硅橡胶加入到D反应釜中，氮气保护，保持反应釜温度50℃。2)然后通过计量泵按照每组分所占的重量份数精确计量A，B，C，D四个个反应釜中原料，连续的从螺杆挤出机第一段加入，通过双螺杆混合、反应、动态硫化，再经水下切造粒得到一种热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，螺杆温度140-220℃，螺杆转速为220-250rmp。本专利技术采用一步法原位反应挤出动态硫化合成热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，并在合成过程中引入含有不饱和键的多元醇或扩链剂。在合成反应过程中，通过螺杆剪切，动态硫化，氟硅橡胶与聚氨酯组分中的不饱和键发生硅氢化反应，增加了橡胶相与聚氨酯相反应程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：包括以下质量份数的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：包括以下质量份数的原料：





2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：聚合物多元醇为聚己二酸乙二醇酯多元醇、聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚ε-己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己二酸己二醇酯多元醇、聚葵二酸丁二醇酯多元醇、聚葵二酸己二醇酯多元醇、聚葵二酸葵二醇酯多元醇，聚乙二醇、聚丙二醇或聚四氢呋喃多元醇、聚丁二烯多元醇或聚丁二烯丙烯腈-苯乙烯共聚多元醇中的一种或几种，其分子量为1000-3000。


3.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、多苯基二异氰酸酯、3,5-二甲基4，4’-二苯基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、2,4-乙苯二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基4,4’-二苯基二异氰酸酯、戊基苯基-3-庚烯-2,4-二壬基二异氰酸酯、间四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯、对四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、亚异丙基双(环己基二异氰酸酯)、环己基-1,3-二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2，2,4-三甲基己烷二异氰酸酯、甲酸甲酯五亚甲基二异氰酸酯或萘-1,5-二异氰酸酯中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、丙二醇、1，5己二醇、1,4环己二醇、新戊二醇、氢化双酚A、对苯二甲酸二羟基乙酯、间苯二酚二羟基乙醚、甘油α-烯丙基醚或三羟甲基丙烷单烯丙基醚中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯-氟硅橡胶弹性体，其特征在于：液体氟硅橡胶为3，3，3-三氟丙基甲基环三硅氧烷均聚液体氟硅橡胶或3，3，3-三氟丙基甲基环三硅氧烷和八甲基环四硅氧烷的共聚液体氟硅橡胶。

【专利技术属性】
技术研发人员：管永，陈淑海，刘永成，徐艳艳，罗杰，
申请(专利权)人：山东一诺威聚氨酯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37