一种高强度耐脏污TPU材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐脏污TPU材料及其制备方法。以质量份计，高强度耐脏污TPU材料的原料组成包括30

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐脏污TPU材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料
，具体涉及一种高强度耐脏污TPU材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的不断提高，社会智能化水平不断提高，智能穿戴产品大量涌入人们的生活，在智能穿戴领域，高比重的材料往往带给人们一种高级感，尤其是在腕带及手表行业中，高比重的腕带在穿戴时可更好的贴合手腕，使人产生一种舒适感，即所谓的“压腕感”；同时目前在穿戴领域，色彩也逐渐多样化，一些浅色的制品因长期与肌肤接触或沾染油污后会产生明显的色斑，大大影响了产品的观赏性。
[0003]在智能穿戴领域目前常用的高比重材料为氟橡胶，但氟橡胶为热固性材料，耐低温性能较差，加工过程复杂以及极高的价格，大大的限制了其应用。
[0004]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化、硬度范围广、高强度、高模量、高耐磨的弹性体，被广泛应用于穿戴领域，但TPU密度在1.1
‑
1.2g/cm3之间，欲提高其密度需添加大量的填料，而大量的填料的引入势必会造成材料物理性能的流矢，故需引入一定的交联剂使材料拥有较高的机械性能，得到高强度高比重耐脏污TPU材料。
[0005]公开号为CN113416408A的专利说明书公开了一种改性TPU材料的制备方法，采用硅烷偶联剂的乙醇溶液对粒径为0.2
‑
0.7μm的硫酸钡等无机填料进行改性后与TPU共混挤出造粒，解决TPU材料密度低导致质感差的问题，但这样改性的TPU材料的拉伸强度等力学性能有所下降。
[0006]公开号为CN113637139A的专利说明书公开了一种有机硅改性TPU组合物的制备方法，其中涉及步骤：在惰性气氛保护下，向熔融态的TPU内加入反应型羟基有机硅改性剂，混合过程中持续搅拌直到NCO达到理论值，即得到反应型羟基有机硅改性的TPU。该专利技术是通过反应型羟基有机硅改性剂的羟基与TPU的两端异氰酸根反应使有机硅接枝在TPU两端，这种改性方式有机硅的接枝量少且有机硅本身与TPU难以起到交联效果，正如该专利说明书中的记载，其有机硅改性TPU中含有有机硅的链段与TPU主体不相容，会迁移到TPU表面形成有机硅层。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种高强度耐脏污TPU材料，向TPU中加入含有机硅氧链段且由异氰酸根封端的交联剂，交联剂通过异氰酸根与TPU中的羟基、氨基甲酸酯键反应，实现有机硅氧链段在TPU上的大量接枝、交联，既可显著提高材料的耐脏污性能，又可引入微交联结构，明显提高材料的分子量，进而提高复合材料的物理性能与耐脏污性。
[0008]具体技术方案如下：
[0009]一种高强度耐脏污TPU材料，以质量份计，原料组成包括：
[0010]TPU
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30
‑
70份，
[0011]交联剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
20份；
[0012]所述交联剂含有机硅氧链段且由异氰酸根封端。
[0013]本专利技术高强度耐脏污TPU材料中的TPU原料可以是常规普通的羟基封端TPU。
[0014]所述交联剂中含有大量的Si
‑
O链段，可以赋予材料良好疏水性，使得制品在穿戴使用过程中具有很好的耐手汗等性能，进而提升制品的耐脏污性能。
[0015]所述的高强度耐脏污TPU材料，所述交联剂可通过有机硅二元醇与二异氰酸酯反应得到。
[0016]所述有机硅二元醇可选自二甲基硅烷二醇、环乙基
‑
甲基
‑
硅烷二醇、丙基甲基硅烷二醇、二环戊基硅烷二醇、二苯基硅二醇、聚醚硅氧烷二元醇、二羟基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
[0017]所述聚醚硅氧烷二元醇、所述二羟基聚二甲基硅氧烷的分子量优选为500
‑
4000g/mol。
[0018]所述二异氰酸酯可选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’
联苯二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’
二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
[0019]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料，所述交联剂的制备方法包括：有机硅二元醇与二异氰酸酯按摩尔比1:2
‑
3在100
‑
130℃、100
‑
500Pa真空度的条件下反应得到所述交联剂。所述反应的时间可调，例如可以是0.5
‑
3h等。
[0020]在一优选例中，所述高强度耐脏污TPU材料的原料组成还包括30
‑
70质量份的硫酸钡。
[0021]进一步优选，所述硫酸钡的平均粒径小于1微米。
[0022]在一优选例中，所述高强度耐脏污TPU材料的原料组成还包括0.5
‑
2质量份的硅酮润滑剂。
[0023]进一步优选，所述硅酮润滑剂的分子量为30000
‑
60000g/mol。
[0024]本专利技术还提供了所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，在保护性气氛下将TPU和交联剂熔融反应得到所述高强度耐脏污TPU材料。
[0025]所述保护性气氛指的是不会参与或影响熔融反应的气氛，例如可以是干燥氮气气氛。
[0026]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，采用双螺杆挤出机进行所述熔融反应，其中主喂料口加入TPU，排气口加入交联剂。
[0027]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，所述主喂料口还加入30
‑
70质量份的硫酸钡。进一步优选，所述硫酸钡的平均粒径小于1微米。
[0028]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，所述主喂料口还加入0.5
‑
2质量份的硅酮润滑剂。进一步优选，所述硅酮润滑剂的分子量为30000
‑
60000g/mol。
[0029]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，所述双螺杆挤出机的长径比为44
‑
56:1。
[0030]在一优选例中，所述的高强度耐脏污TPU材料的制备方法，所述双螺杆挤出机具备13个加热区，从所述主喂料口至机头的各加热区温度依次为：第一加热区温度130
‑
160℃，
第二加热区温度140
‑
170℃，第三加热区温度140
‑
170℃，第四加热区温度140
‑
170℃，第五加热区温度1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐脏污TPU材料，其特征在于，以质量份计，原料组成包括：TPU 30
‑
70份，交联剂5
‑
20份；所述交联剂含有机硅氧链段且由异氰酸根封端。2.根据权利要求1所述的高强度耐脏污TPU材料，其特征在于，所述交联剂通过有机硅二元醇与二异氰酸酯反应得到；所述有机硅二元醇选自二甲基硅烷二醇、环乙基
‑
甲基
‑
硅烷二醇、丙基甲基硅烷二醇、二环戊基硅烷二醇、二苯基硅二醇、聚醚硅氧烷二元醇、二羟基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；所述聚醚硅氧烷二元醇、所述二羟基聚二甲基硅氧烷的分子量为500
‑
4000g/mol；所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’
联苯二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、3,3
’‑
二甲基
‑
4,4
’
二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的高强度耐脏污TPU材料，其特征在于，所述交联剂的制备方法包括：有机硅二元醇与二异氰酸酯按摩尔比1:2
‑
3在100
‑
130℃、100
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500Pa真空度的条件下反应得到所述交联剂。4.根据权利要求1所述的高强度耐脏污TPU材料，其特征在于，所述高强度耐脏污TPU材料的原料组成还包括30
‑
70质量份的硫酸钡；所述硫酸钡的平均粒径小于1微米。5.根据权利要求1所述的高强度耐脏污TPU材料，其特征在于，所述高强度耐脏污TPU材料的原料组成还包括0.5
‑
2质量份的硅酮润滑剂；所述硅酮润滑剂的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋红玮，林芳竹，陈洋，刘建文，张生，
申请(专利权)人：美瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：