一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，步骤为：1)将抗氧剂、催化剂及熔融后的二元醇加入到反应釜中，加热、减压脱水后，调整反应釜内温度至50～100℃，通入氮气解除真空，形成A组份；2)将4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与另一种二异氰酸酯按摩尔比1:0～1:1混合并加热至40～160℃熔融后形成B组份；3)将A组份、B组份按摩尔比1:1～1:1.25同时加入双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。本发明专利技术制备方法所得高透明超高硬度聚氨酯弹性体具有高硬度、优异的耐高温变形性能以及耐低温脆性。

【技术实现步骤摘要】
一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法
本专利技术涉及聚氨酯弹性体制备
，具体涉及一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法。
技术介绍
高透明超高硬度聚氨酯弹性体的主要应用领域是工程板材、电器配件外壳等，常规热塑性聚氨酯弹性体硬度无法达到PC、PA等工程塑料硬度，且高温环境时容易软化变形，低温环境又容易脆裂；通过技术攻关，研发制备高透明超高硬度聚氨酯弹性体(TPU)，同时具有耐高温形变以及耐低温脆性的双优特点，将给替代传统工程塑料提供了可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，用以解决现有技术中的传统的热塑性聚氨酯弹性体硬度低、高温易变性、低温易脆裂的问题。本专利技术提供了一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其步骤为：1)将抗氧剂、催化剂及熔融后的二元醇加入到反应釜中，保持反应釜内温度为100～120℃，调整反应釜内压力至-0.08～-0.1MPa，脱水1～6h后，调整反应釜内温度至50～100℃，通入氮气解除真空，形成A组份；所述的抗氧剂占二元醇总质量的0.01～5.0％，所述的催化剂占二元醇总质量的1～100ppm；2)将4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与另一种二异氰酸酯按摩尔比1:0～1:1混合并加热至40～160℃熔融后形成B组份；3)将A组份、B组份按摩尔比1:1～1:1.25同时加入双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。进一步的，所述的二元醇是指C4-C12二元醇中的一种或两种的混合物，两种混合的比例则按照摩尔比1:0.5～1:2配制。进一步的，所述的C4～C12二元醇为1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、甲基丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇或十二碳二醇。进一步的，所述的抗氧剂选自抗氧剂1135、抗氧剂1790、抗氧剂1024、抗氧剂1010、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂245、紫外线吸收剂UV-1、紫外线吸收剂UV-320、紫外线吸收剂UV-571、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-P、光稳定剂944、光稳定剂783中的一种或两种及以上的混合物。进一步的，所述的催化剂选自辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡、异辛酸铋、二醋酸二正丁基锡、有机铋中的一种或两种及以上的混合物。进一步的，所述的另一种二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯(DMMDI)或液化MDI-50(2,4'二苯基甲烷二异氰酸酯含量50％的MDI)。进一步的，所述的双螺杆挤出机为长径比40:1～70:1的同向双螺杆挤出机，具体的高效混合段占总螺纹长度的5～65％。采用上述本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术制备方法所得高透明超高硬度聚氨酯弹性体具有高硬度、优异的耐高温变形性能以及耐低温脆性，具体原理如下：1)采用C4～C12的二元醇作为柔性段，提供一定的弹性，同时更短的软质段为硬段结晶形成超高硬度提供了本质支撑；2)采用4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或萘二异氰酸酯(NDI)作为硬质段，提供刚性及硬度，同时提供了优异的耐热变形性能，由于含有较为规整的芳环或萘环，并且通过调整两者的比例能更好的制得硬度高且耐温性能佳的热塑性聚氨酯弹性；3)通过调整C4～C12二元醇的比例，形成软段硬段达到类似理想微相分离的效果，提高了弹性体的抗脆裂性能，在达到70D以上硬度后脆性相应增加，不同长度碳链二元醇的混合配比可以优化弹性体分子链的微相分离，进而提高抗脆裂性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1向反应釜中加入占二元醇质量0.3％的抗氧剂1790，占二元醇质量0.1％的抗氧剂944，占二元醇质量30ppm的异辛酸铋，纯1,4-丁二醇，在100℃温度条件和-0.08～-0.1MPa真空度下脱水熔融混合12小时后，停真空并充99.95％纯度的氮气破真空进行隔氧保护，对物料降温至60℃后恒温，形成组分A备用；将二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在50℃熔融并真空抽进计量罐中，形成B组份备用；将A组份、B组份分别通过高精度齿轮计量泵按摩尔比1:1同时灌注到长径比L/D＝45/1，螺纹混合段占总螺纹长度35％的双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。该实施例所得高透超高硬度热塑性聚氨酯弹性体的主要技术指标：邵氏硬度：81D；耐温软化温度：110℃；抗脆裂性能：@D63.5mm钢球*1040g落砸，860mm高度落砸试片不脆裂。实施例2向反应釜中加入占二元醇质量0.3％的抗氧剂1790，占二元醇醇质量0.1％的抗氧剂944，占二元醇质量30ppm的异辛酸铋，纯1,4-丁二醇，在100℃温度条件和-0.08～-0.1MPa真空度下脱水熔融混合12小时后，停真空并充99.95％纯度的氮气破真空进行隔氧保护，对物料降温至60℃后恒温，形成组分A备用；将二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在50℃熔融并真空抽进计量罐中，形成B组份备用；将A组份、B组份分别通过高精度齿轮计量泵按摩尔比1:1.05同时灌注到长径比L/D＝45/1，螺纹混合段占总螺纹长度35％的双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。该实施例所得高透超高硬度热塑性聚氨酯弹性体的主要技术指标：邵氏硬度：82D；耐温软化温度：115℃；抗脆裂性能：@D63.5mm钢球*1040g落砸，560mm高度落砸试片不脆裂。实施例3向反应釜中加入占二元醇质量0.3％的抗氧剂1790，占二元醇质量0.1％的抗氧剂944，占二元醇质量30ppm的异辛酸铋，纯1,4-丁二醇，在100℃温度条件和-0.08～-0.1MPa真空度下脱水熔融混合12小时后，停真空并充99.95％纯度的氮气破真空进行隔氧保护，对物料降温至60℃后恒温，形成组分A备用；将二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)在50℃熔融并真空抽进计量罐中，形成B组份备用；将A组份、B组份分别通过高精度齿轮计量泵按摩尔比1:1.02同时灌注到长径比L/D＝45/1，螺纹混合段占总螺纹长度35％的双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。通过本专利技术获得的高透超高硬度热塑性聚氨酯弹性体的主要技术指标：该实施例所得高透超高硬度热塑性聚氨酯弹性体的主要技术指标：邵氏硬度：81D；耐温软化温度：111℃；抗脆裂性能：@D63.5mm钢球*1040g落砸，970mm高度落砸试片不脆裂。实施例4向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，具体步骤为：/n1)将抗氧剂、催化剂及熔融后的二元醇加入到反应釜中，保持反应釜内温度为100～120℃，调整反应釜内压力至-0.08～-0.1MPa，脱水1～6h后，调整反应釜内温度至50～100℃，通入氮气解除真空，形成A组份；/n所述的抗氧剂占二元醇总质量的0.01～5.0％，所述的催化剂占二元醇总质量的1～100ppm；/n2)将4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与另一种二异氰酸酯按摩尔比1:0～1:1混合并加热至40～160℃熔融后形成B组份；/n3)将A组份、B组份按摩尔比1:1～1:1.25同时加入双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
1)将抗氧剂、催化剂及熔融后的二元醇加入到反应釜中，保持反应釜内温度为100～120℃，调整反应釜内压力至-0.08～-0.1MPa，脱水1～6h后，调整反应釜内温度至50～100℃，通入氮气解除真空，形成A组份；
所述的抗氧剂占二元醇总质量的0.01～5.0％，所述的催化剂占二元醇总质量的1～100ppm；
2)将4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与另一种二异氰酸酯按摩尔比1:0～1:1混合并加热至40～160℃熔融后形成B组份；
3)将A组份、B组份按摩尔比1:1～1:1.25同时加入双螺杆挤出机中，经逐步聚合反应得到高透明超高硬度聚氨酯弹性体颗粒。


2.根据权利要求1所述的一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的二元醇是指C4-C12二元醇中的一种或两种的混合物，两种混合的比例则按照摩尔比1:0.5～1:2配制。


3.根据权利要求2所述的一种高透明超高硬度聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：所述的C4～C12二元醇为1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、甲基丙二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-1,3-己二醇或十二碳二醇。


4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泽恒，邓春艳，殷洁，李秋烈，胡波，
申请(专利权)人：苏州奥斯汀新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32