CN104151814A - 一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，由以下质量百分比的物质组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：71～91.6％；三元乙丙橡胶(EPDM):5～20％；碳黑母粒：3～8％；抗氧剂：0.2～0.5％；紫外线吸收剂：0.2～0.5％。本发明采用适当比例的EPDM对热塑聚氨酯弹性体进行物理改性，热塑性聚氨酯弹性体的耐磨性能提高了2-3倍，改善了TPU软管的抗剐蹭性能，且改性后的材料硬度变化不大，满足了软管原有的挤出成型工艺，延长了TPU软管的使用寿命，同时成本也降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体材料，具体涉及一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种具有优异耐磨性、高弹性等性能的新型高分子材料。目前用于野外的输油及输水管均为TPU软管。TPU软管由内涂层、纤维织物增强层和外涂层组成，内、外涂层采用同种TPU材料，增强层骨架采用涤纶丝材料，内、外涂层材料利用单螺杆挤出机采用一次挤出两面成型工艺将其涂敷在骨架的内、外壁上，再通过冷却、牵引、盘卷等辅机来完成TPU软管的成型过程。该软管重量较橡胶软管轻，由于不需要后硫化过程，具有大长度、高拉断强力、高输送能力、操作方便、环境适应性强等特点，可替代金属管材用于石油产品、化学液体、饮用水和消防供水的高压输送。
但软管在实际使用过程中存在抗剐蹭性差的问题。主要体现在软管在使用过程中经常被尖锐物体刮伤或在地面拖拽过程中被磨破。软管一旦磨破，会出现渗漏现象，且由于TPU软管在存放过程中需要盘卷起来，软管被划破后，需断开被划破处并用接头连接作为应急使用，对卷盘的空间和软管盘卷整齐性有较大影响，严重时甚至整根报废，带来巨大的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，采用物理共混改性的方法，提高TPU的耐磨性能，改善TPU软管的抗剐蹭性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由以下质量百分比的物质组成：
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：71～91.6％；
三元乙丙橡胶(EPDM):5～20％；
碳黑母粒：2～8％；
抗氧剂：0.2～0.5％；
紫外线吸收剂：0.2～0.5％。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，所述的热塑性聚氨酯弹性体为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体，硬度为80～90A。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，所述的EPDM为粒状，其中Ethylene(乙烯)含量为70％，Propylene(丙烯)含量为29.5％，Ethylidenenorbornene含量为0.5％，密度为0.88g/cm3(按照ASTM D 297测试，其门尼粘度为45ML 1+4125℃)。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，所述的碳黑母粒为粒状，优选碳黑母粒的基料为与本发明所述热塑性聚氨酯弹性体为同型号弹性体。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，所述的抗氧剂为可广泛应用于橡胶和弹性体的型号，优选市售抗氧剂1076。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，所述的紫外线吸收剂为广泛应用于TPU的UV-N35。
一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：
(1)按重量配比称取原料：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：71～91.6％；三元乙丙橡胶(EPDM):5～20％；碳黑母粒：3～8％；抗氧剂：0.2～0.5％；紫外线吸收剂：0.2～0.5％；
(2)将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)放入烘箱或真空干燥机干燥2～4h，烘箱或真空干燥机干燥温度为80～100℃；
(3)将所有原料放入混合机中混合3-5分钟，出料(即混合完成后将料排出待用)；
(4)将混合好的原料放入双螺杆挤出机中造粒，得到本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体原料，挤出过程中，螺杆转速80-200转/分钟，挤出机塑化温度为150～195℃，螺杆转速太低，混合料塑化分散不均匀，螺杆转速太高，材料的强度会下降；挤出机塑化温度太高，由于材料弹性大，硬度低，不易于切粒，挤出机塑化温度太低，混合料塑化熔融不均匀。
本发明的有益效果是：采用适当比例的EPDM对热塑聚氨酯弹性体进行物理改性，热塑性聚氨酯弹性体的耐磨性能提高了2-3倍，改善了TPU软管的抗剐蹭性能，且改性后的材料硬度变化不大，满足了软管原有的挤出成型工艺，延长了TPU软管的使用寿命，同时由于TPU以外的改性材料的价格比TPU低，所得的本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体比纯热塑性聚氨酯弹性体的成本低。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分比的物质组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：91.6％；三元乙丙橡胶(EPDM):5％；碳黑母粒：3％；抗氧剂：0.2％；紫外线吸收剂：0.2％。其中，EPDM的密度为0.88g/cc(ASTM D 297)，门尼粘度为45(ML 1+4125℃)。
实施例2
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分比的物质组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：87％；三元乙丙橡胶(EPDM):10％；碳黑母粒：2.5％；抗氧剂：0.3％；紫外线吸收剂：0.2％。其中，EPDM的密度为0.88g/cc(ASTM D 297)，门尼粘度为45(ML 1+4125℃)。
实施例3
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分比的物质组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：80.4％；三元乙丙橡胶(EPDM):15％；碳黑母粒：4％；抗氧剂：0.4％；紫外线吸收剂：0.2％。其中，EPDM的密度为0.88g/cc(ASTM D 297)，门尼粘度为45(ML 1+4125℃)。
实施例4
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，由以下质量百分比的物质组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：71％；三元乙丙橡胶(EPDM):20％；碳黑母粒：8％；抗氧剂：0.5％；紫外线吸收剂：0.5％。其中，EPDM的密度为0.88g/cc(ASTM D 297)，门尼粘度为45(ML 1+4125℃)。
本发明一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法是，按重量配比称取原料，先将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)放入烘箱中烘干2h，烘干温度为100℃，将所有组按比例称量后放入混合机中混合4分钟，然后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机温度分九段控制从加料口到机头分别设置为150、155、180、185、183、180、175、154、150℃，螺杆转速为100转/分。
对实施例1～4所得的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体样品1～4进行性能测试对比，耐磨性能的测试采用旋转辊筒磨耗法，测试按照GB/T9867-1998标准测试，其中，磨耗量越低表明耐磨性越好。实施例与对比例性能对照如表1。
表1 实施例与对比例的性能对比
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由以下质量百分比的物质组成：
热塑性聚氨酯弹性体：71～91.6％；
三元乙丙橡胶:5～20％；
碳黑母粒：2～8％；
抗氧剂：0.2～0.5％；
紫外线吸收剂：0.2～0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体为聚醚型聚氨酯弹性体，硬度为80～90A。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶为粒状，其门尼粘度为45ML 1+4125℃。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的碳黑母粒为粒状，碳黑母粒的基料与所述的热塑性聚氨酯弹性体为同型号弹性体。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1076。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为UV-N35。
7.一种如权利要求1所述的一种耐磨型热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：
第一步，按重量配比称取原料：热塑性聚氨酯弹性体：71～91.6％；三元乙丙橡胶:5～20％；碳黑母粒：2～8％；抗氧剂：0.2～0.5％；紫外线吸收剂：0.2～0.5％；
第二步，将热塑性聚氨酯弹性体放入烘箱或真空干燥机干燥2～4h，烘箱或真空干燥机干燥温度为80～100℃；
第三步，将所有原料放入混合机中混合3-5分钟，出料；
第四步，将混合好的原料放入双螺杆挤出机中造粒得到最终的耐磨型热塑性聚氨酯弹性体原料，螺杆转速80-200转/分钟，挤出机塑化温度为150～195℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141119 |