一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法技术

一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法，包括：步骤1、按以下占比准备原料：低分子聚丙二醇类多元醇10～20％、低分子二元醇40～55％、扩链剂5～15％、异氰酸盐15～45％、抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂，抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂合计1～3％；步骤2、将所有原料搅拌后倒入反应管中；步骤3、在反应管的上半部分填充保温泡棉，将加热棒插入反应管的上端，升温至110～130℃，50～70s后移除加热棒，原料发生聚合反应；步骤4、将反应后的原料导入存放容器静置，得到TPU材料。本发明专利技术的制备方法不需要采用挥发性溶剂即可完成原料的前端聚合反应，既能实现节能省时的技术效果，又能符合日益严格的环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法
本专利技术涉及TPU制备方法，尤其是涉及一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法。
技术介绍
自从1972年俄国科学家Chechilo和Enikolopyan首次报道采用前端聚合工艺制备聚甲基丙烯酸甲酯之后，该方法经过了许多研究者反复确认。其原理就是利用聚合过程中放热反应产生的热能，在临近的单体或低分子聚合物间传导，使临近单体或低分子聚合物亦具备足够的反应热而产生聚合，然后再传递给同方向的临近单体或低分子聚合物，如此周而复始，形成一个完整的聚合反应。前端聚合反应是利用原位自蔓延技术，其启动的条件分为3种：1、光前端聚合：即外在光源引发的聚合；2、等温前端聚合：即单体和引发剂扩散到聚合物中；3、聚合热前端聚合：即外在热源引发前端的聚合。反应过程中无需持续的加热和搅拌，是一种既节能又省时的工艺。前端聚合在早期多半用于自由基的链式反应，原因是由于自由基在初期阶段容易藉由起始剂引发自由基释放，再加上足够的起始热能因此引发了链式反应。近年有许多在聚氨酯(TPU)的前端聚合的研究，也取得不错的进展(可参考中国专利技术申请CN1272355)。然而，由于二元醇在常温时多半是蜡状固态体，经过加温溶解后，在常温时大约1～8小时内会再恢复为蜡状固态，根本无法进行前端聚合的反应，因此，目前所有TPU的前端聚合都是在有溶剂的情况下完成的，这与当前环保要求的日益严格的趋势背道而驰。
技术实现思路
本专利技术技术方案是针对上述情况的，为了解决上述问题而提供一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法，所述制备方法包括：步骤1、按以下占比准备原料：低分子聚丙二醇类多元醇10～20％、低分子二元醇40～55％、扩链剂5～15％、异氰酸盐15～45％、抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂，抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂合计1～3％；步骤2、将所有原料搅拌后倒入反应管中；步骤3、在反应管的上半部分填充保温泡棉，将加热棒插入反应管的上端，升温至110～130℃，50～70s后移除加热棒，原料发生聚合反应；步骤4、将反应后的原料导入存放容器静置，得到TPU材料。进一步，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的占比为低分子二元醇的占比的0.2～0.4倍。进一步，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的羟基值为30～150，低分子二元醇的羟基值为100～120。进一步，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇为聚醚PPG二元醇。进一步，在步骤1中，低分子二元醇为AA/BG聚酯二元醇、AA/EG聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚醚PTMEG二元醇中的一种或多种混合。进一步，在步骤1中，扩链剂为1,4丁二醇和乙二醇中的一种或两种混合；异氰酸盐为二苯甲烷-4,4-二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种混合；抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂、芳香族仲胺类抗氧化剂、硫酯类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂中的一种或多种混合；耐黄变剂为苯并三唑类化合物和四甲基哌啶化合物中的一种或两种混合；润滑剂为石蜡和硬脂酸中的一种或两种混合；催化剂为辛酸亚锡和异丙醇胺中的一种或两种混合。进一步，在步骤2中，在搅拌之前，还包括：通过100～130℃的温度对低分子二元醇进行预热，时间为1.8～2.2h，然后置入常温环境冷却；以及通过70～90℃的温度对异氰酸盐进行预热，时间为2.8～3.2h，然后置入常温环境冷却。进一步，在步骤3中，保温泡棉为聚乙烯泡棉、聚丙烯泡棉、聚氨酯泡棉和聚苯乙烯泡棉中的一种。进一步，在步骤2和步骤3中，反应管为容量为15L的玻璃管，加热棒插入深度为1cm。进一步，在步骤4中，静置时间为1h。采用上述技术方案后，本专利技术的效果是：本专利技术的制备方法不需要采用挥发性溶剂即可完成原料的前端聚合反应，既能实现节能省时的技术效果，又能符合日益严格的环保要求。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术技术方案作进一步的描述：本专利技术提供一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法，该制备方法包括：步骤1、按以下占比准备原料：低分子聚丙二醇类多元醇10～20％、低分子二元醇40～55％、扩链剂5～15％、异氰酸盐15～45％、抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂，抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂合计1～3％；步骤2、将所有原料搅拌后倒入反应管中；步骤3、在反应管的上半部分填充保温泡棉，将加热棒插入反应管的上端(即所谓的前端)，升温至110～130℃，50～70s后移除加热棒，原料发生聚合反应；步骤4、将反应后的原料导入存放容器静置，得到TPU材料。其中，在步骤3中，反应管为玻璃管，升温50～70s后加热棒周围开始改变颜色并且呈现放热状态，移除加热棒后可以见到玻璃管由上向下逐渐开始变成浑浊状态。本专利技术采用了低分子聚丙二醇类多元醇，低分子量聚丙二醇在常温时是液态，有极佳的流动性。虽然低分子聚丙二醇类多元醇无法单独制作TPU，但是其官能团可以很轻易的链接在主结构内，形成TPU结构的一部分，通过调配低分子聚丙二醇类多元醇与低分子二元醇的占比，即可实现前端聚合反应。可见，本专利技术的制备方法不需要采用挥发性溶剂即可完成原料的前端聚合反应，既能实现节能省时的技术效果，又能符合日益严格的环保要求。具体地，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的占比为低分子二元醇的占比的0.2～0.4倍。进一步精确低分子聚丙二醇类多元醇与低分子二元醇的比值，既可以维持低分子二元醇在常温时的流动性，又可以避免低分子聚丙二醇类多元醇过多而导致无法前端聚合的问题。更具体地，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的羟基值为30～150，低分子二元醇的羟基值为100～120。限定低分子二元醇的羟基值范围可以使其恢复为常温蜡状固态前，流动性较佳，内聚能较小，从而运用于前端聚合；此外，限定低分子聚丙二醇类多元醇类多元醇的羟基值范围，可以避免其对TPU的整体性能产生影响。具体地，在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇为聚醚PPG二元醇。具体地，在步骤1中，低分子二元醇为AA/BG聚酯二元醇、AA/EG聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚醚PTMEG二元醇中的一种或多种混合。具体地，在步骤1中，扩链剂为1,4丁二醇和乙二醇中的一种或两种混合。具体地，在步骤1中，异氰酸盐为二苯甲烷-4,4-二异氰酸酯(MDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种或两种混合。具体地，在步骤1中，抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂、芳香族仲胺类抗氧化剂、硫酯类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂中的一种或多种混合。具体地，在步骤1中，耐黄变剂为苯并三唑类化合物和四甲基哌啶化合物中的一种或两种混合。具体地，在步骤1中，润滑剂为石蜡和硬脂酸中的一种或两种混合。具体地，在步骤1中，催化剂为辛酸亚锡和异丙醇胺中的一种或两种混合。具体地，在步骤2中，在搅拌之前，还包括：通过100～130℃的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：/n步骤1、按以下占比准备原料：低分子聚丙二醇类多元醇10～20％、低分子二元醇40～55％、扩链剂5～15％、异氰酸盐15～45％、抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂，抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂合计1～3％；/n步骤2、将所有原料搅拌后倒入反应管中；/n步骤3、在反应管的上半部分填充保温泡棉，将加热棒插入反应管的上端，升温至110～130℃，50～70s后移除加热棒，原料发生聚合反应；/n步骤4、将反应后的原料导入存放容器静置，得到TPU材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
步骤1、按以下占比准备原料：低分子聚丙二醇类多元醇10～20％、低分子二元醇40～55％、扩链剂5～15％、异氰酸盐15～45％、抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂，抗氧化剂、耐黄变剂、润滑剂和催化剂合计1～3％；
步骤2、将所有原料搅拌后倒入反应管中；
步骤3、在反应管的上半部分填充保温泡棉，将加热棒插入反应管的上端，升温至110～130℃，50～70s后移除加热棒，原料发生聚合反应；
步骤4、将反应后的原料导入存放容器静置，得到TPU材料。


2.根据权利要求1所述的基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的占比为低分子二元醇的占比的0.2～0.4倍。


3.根据权利要求2所述的基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇的羟基值为30～150，低分子二元醇的羟基值为100～120。


4.根据权利要求1所述的基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：在步骤1中，低分子聚丙二醇类多元醇为聚醚PPG二元醇。


5.根据权利要求4所述的基于前端聚合工艺的TPU制备方法，其特征在于：在步骤1中，低分子二元醇为AA/BG聚酯二元醇、AA/EG聚酯二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚醚PTMEG二元醇中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺平，
申请(专利权)人：东莞市米儿塑胶原料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44