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CN106280391A - 一种改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法 Download PDF

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于庆华
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Abstract

本发明涉及一种改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，该弹性体其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)50％～80％；热塑性弹性体(TPE)10％～30％；填料1％～5％；润滑剂0.5％～3％；抗氧剂0.5％～2％；相容剂7％～8％；抗UV剂1％～2％；热塑性弹性体(TPE)采用硬度为75A～85A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为20g/10min～50g/10min的TPE；所述相容剂为以SEBS、PP或PE为基材的MAH接枝物。其解决了现有热塑性聚氨酯弹性体(TPU)成型性差、耐候性差的问题，成型性能好，保证了产品生产过程中的流动性和脱模性，显著提高了产品质量，而且生产成本明显降低。

Description

一种改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性体，特别是一种改性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)具有优异的弹性、耐磨性、机械性能、耐油、耐水、耐霉菌，广泛应用在生活用品和生产用品上，如汽车储物盒等汽车配件等。但其也存在如下缺陷：1、注射成型的TPU在加工过程中由于TPU的熔融温度范围较窄，如现有硬度为85A的TPU其加工温度大约在180℃～190℃，加工温度不易控制，所以熔体粘度会存在或高或低的现象，如果加工温度过高，则TPU流动性好，但冷却时间长，极易粘模，造成脱模非常困难，不能满足批量生产，对产品外观也有影响；而如果加工温度过低，则TPU流动性较差，产品容易产生流纹，影响产品质量；则由于现有TPU熔融温度范围较窄，造成产品成型性能较差，所以在应用上受到极大的限制。2、易吸水、耐候性差，影响产品的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种解决现有热塑性聚氨酯弹性体(TPU)成型性差、耐候性差的问题的改性热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，成型性能好，保证产品生产过程中的流动性和脱模性，显著提高产品质量，而且生产成本明显降低。
本发明的技术方案是：
一种改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：
所述热塑性弹性体(TPE)采用硬度为75A～85A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为20g/10min～50g/10min的TPE；
所述相容剂为以SEBS、PP或PE为基材的MAH接枝物。
进一步地，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)65％；热塑性弹性体(TPE)20％；填料3％；润滑剂1.5％；抗氧剂1.5％；相容剂7.5％；抗UV剂1.5％。
进一步地，所述填料为碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维或二氧化硅。
进一步地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、XH204、XH208、EBS、爽滑剂1751、硅酮粉中至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、1076、1098中至少一种。
进一步地，所述抗UV剂为UV326、UV531中的一种或两种。
一种改性热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、填料、润滑剂、抗氧剂、相容剂、抗UV剂按如下重量百分比配比：
2)、将步骤1)中称量的各组分加入到低速混合锅中充分混合，得到预混料，混合3min～8min出料；
3)、将预混料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出，所述双螺杆挤出机除机头外另设十一个加热区，工艺参数如下：
4)、对挤出物进行水下冷却，并利用切粒机切割造粒，所述切粒机转速为250rpm～500rpm；
5)、对切粒机产物依次进行脱水、筛分、风送、干燥后分装。
进一步地，步骤5)中，干燥温度控制在90℃±10℃，干燥时间控制在1hr～3hr。
本发明的有益效果是：
1、通过加入加工温度范围宽的TPE组分(一般产品加工温度范围为160℃～210℃)，改善TPU的结构从而改变其熔体粘度，使最终得到的弹性体的产品加工温度变宽，达到170℃～210℃，并且在填料和润滑剂的作用下，同时保证了产品的力学性能、流动性和脱模性，增强了产品的成型性能，显著提高了产品质量。
2、由于TPE的成本远低于TPU，改性后，产品的生产成本也明显降低。
3、加入抗氧剂和抗UV剂改善了TPU的耐候性,提高了产品的使用寿命是原TPU的三倍。
具体实施方式
实施例1
该改性热塑性聚氨酯弹性体，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)50％；热塑性弹性体(TPE)30％；填料5％；润滑剂3％；抗氧剂2％；相容剂8％；抗UV剂2％。其中，热塑性弹性体(TPE)采用硬度为75A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为20g/10min的TPE。所述相容剂采用以SEBS为基材的MAH接枝物，填料采用碳酸钙，润滑剂采用聚乙烯蜡，所述抗氧剂采用1010，所述抗UV剂采用UV326。
制备方法：
1)、将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、填料、润滑剂、抗氧剂、相容剂、抗UV剂按上述重量百分比配比；
2)、将步骤1)中称量的各组分加入到低速混合锅中充分混合，得到预混料，3min后混合均匀出料；
3)、将预混料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出；
4)、对挤出物进行水下冷却，此处采用常温自来水，并利用切粒机切割造粒；
5)、对切粒机产物依次进行脱水，而后筛分出大于3.5mm粒径的产物，小于等于3.5mm粒径的产物经风送、干燥后分装。双螺杆挤出机、切粒机及干燥时工艺参数如表1所示。
实施例2
该改性热塑性聚氨酯弹性体，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)80％；热塑性弹性体(TPE)10％；填料1％；润滑剂0.5％；抗氧剂0.5％；相容剂7％；抗UV剂1％。其中，所述热塑性弹性体(TPE)采用硬度为85A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为50g/10min的TPE。所述相容剂采用以PP为基材的MAH接枝物。所述填料采用滑石粉，所述润滑剂采用XH204和XH208两者组合。所述抗氧剂采用1076。所述抗UV剂采用UV531。
制备方法：
1)、将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、填料、润滑剂、抗氧剂、相容剂、抗UV剂按上述重量百分比配比。
2)、将步骤1)中称量的各组分加入到低速混合锅中充分混合，得到预混料，8min后出料；
3)、将预混料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出；
4)、对挤出物进行水下冷却，此处采用常温自来水，并利用切粒机切割造粒；
5)、对切粒机产物依次进行脱水，而后筛分出大于3mm粒径的产物，小于等于3mm粒径的产物经风送、干燥后分装。双螺杆挤出机、切粒机及干燥时如表2所示。
实施例3
该改性热塑性聚氨酯弹性体，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)65％；热塑性弹性体(TPE)20％；填料3％；润滑剂1.5％；抗氧剂1.5％；相容剂7.5％；抗UV剂1.5％。其中，所述热塑性弹性体(TPE)硬度为80A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为30g/10min的TPE。所述相容剂采用以PE为基材的MAH接枝物，所述填料采用玻璃纤维，所述润滑剂采用EBS、爽滑剂1751、硅酮粉三者组合，所述抗氧剂采用1010、1076、1098三者组合，所述抗UV剂为UV326、UV531两者组合。
制备方法：
1)、将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、填料、润滑剂、抗氧剂、相容剂、抗UV剂按上述重量百分比配比。
2)、将步骤1)中称量的各组分加入到低速混合锅中充分混合，得到预混料，混合5min出料；
3)、将预混料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出；
4)、对挤出物进行水下冷却，此处采用常温自来水，并利用切粒机切割造粒；
5)、对切粒机产物依次进行脱水，而后筛分出大于4mm粒径的产物，小于等于4mm粒径的产物经风送、干燥后分装。双螺杆挤出机、切粒机及干燥时工艺参数如表3所示。
对比例
将99.5％热塑性聚氨酯弹性体和0.5％抗氧剂加入到高混机中，混合4min，然后将充分混合后的预混物通过双螺杆挤出机造粒，控制加工温度为170℃，挤出机转速为200rpm，将熔融的TPU进行拉丝，造粒。
将上述实施例1～实施例3及对比例进行成型性能测试，测试结果如表4所示。
表1
表2
表3
表4
如表4所示，本发明的三个实施例的成型温度体现了本发明成型温度范围较宽，同时通过保压手段使注射产品注射饱满，有利于外观成型，而对比例中无法再进行保压，因为一旦保压，产品脱模将更加困难，造成外观损害。

Claims (8)

1.一种改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：
所述热塑性弹性体(TPE)采用硬度为75A～85A、在熔融温度190℃、荷重5kg状态下熔融指数为20g/10min～50g/10min的TPE；
所述相容剂为以SEBS、PP或PE为基材的MAH接枝物。
2.根据权利要求1所述的改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)65％；热塑性弹性体(TPE)20％；填料3％；润滑剂1.5％；抗氧剂1.5％；相容剂7.5％；抗UV剂1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维或二氧化硅。
4.根据权利要求1或2所述的改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、XH204、XH208、EBS、爽滑剂1751、硅酮粉中至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、1076、1098中至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的改性热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述抗UV剂为UV326、UV531中的一种或两种。
7.一种改性热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性弹性体(TPE)、填料、润滑剂、抗氧剂、相容剂、抗UV剂按如下重量百分比配比：
2)、将步骤1)中称量的各组分加入到低速混合锅中充分混合，得到预混料，混合3min～8min出料；
3)、将预混料加入双螺杆挤出机中熔融、挤出，所述双螺杆挤出机除机头外另设十一个加热区，工艺参数如下：
4)、对挤出物进行水下冷却，并利用切粒机切割造粒，所述切粒机转速为250rpm～500rpm；
5)、对切粒机产物依次进行脱水、筛分、风送、干燥后分装。
8.根据权利要求7所述的改性热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：步骤5)中，干燥温度控制在90℃±10℃，干燥时间控制在1hr～3hr。
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