一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，所述熱塑性聚氨酯彈性體按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯40-70％、K膠20-30％無機(jī)填料5-8％和阻隔劑12-25％；采用先將各原料組分在高混機(jī)中混合，然后送入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)擠出造粒即得。本發(fā)明專利技術(shù)制得的熱塑性聚氨酯彈性體具有高透明度，同時阻隔性、抗拉強(qiáng)度和加工性能良好。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法
本專利技術(shù)涉及高分子
，具體涉及一種聚氨酯彈性體及其制備方法，尤其涉及一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。
技術(shù)介紹
合成塑料材料已長期被用于需要保護(hù)以免受操作和濕氣影響的食品及其他材料的包裝。然而，近年來，人們已認(rèn)識到，除此之外，許多食品和其他敏感材料還受益于大氣氧及其他氣體的防護(hù)。意在減少或抑制氣體、蒸汽、香味等的滲透的阻隔膜和包裝材料已見廣泛描述。聚氨酯作為一種常見的合成塑料材料，已被廣泛用于阻隔應(yīng)用。若干公司如PPG、Mitsubishi和Mitsui等均報道已開發(fā)阻隔聚氨酯。然而，在評價這些體系如來自Mitsui的WPB341后發(fā)現(xiàn)，雖然性能是有前景的，但無論是作為表面印刷物還是在層合物結(jié)構(gòu)中，在高濕度條件下它們未能表現(xiàn)出高的氣體和濕氣阻隔。為用聚氨酯樹脂涂層獲得良好的氣體和/或濕氣阻隔性，需要或者在涂料組合物中添加其他組分對其進(jìn)行改進(jìn)。US2005/0084686A1和EP1674529A1以及US6,569,533B1為包含分散的聚氨酯樹脂和層狀無機(jī)材料的水性氣體阻隔涂層的例子。所述水載聚氨酯分散體自包含酸分散基團(tuán)如羧酸基團(tuán)的可溶于有機(jī)溶劑的聚氨酯預(yù)聚物制備。所述預(yù)聚物通過使異氰酸酯、多元醇、多羥基酸在有機(jī)溶劑如甲基乙基酮或丙酮中反應(yīng)來制備。然后使所述預(yù)聚物乳化并與二胺或其他擴(kuò)鏈劑反應(yīng)以形成水載涂料組合物。US2005/0084686A1和EP1674529A1具有25至60重量％的氨酯和脲基團(tuán)濃度以及5至100mgKOH/g的酸值。使用分散的聚氨酯、剝離型無機(jī)填料如合成云母ME100或蒙脫石以及多胺化合物或硅烷偶聯(lián)劑制備單涂層系統(tǒng)。據(jù)報道，無論是作為表面涂層還是在層合物結(jié)構(gòu)內(nèi)，該單涂層系統(tǒng)均提供高的氣體阻隔。EP2172500A1公開了一種單涂層聚氨酯樹脂組合物，其包含具有羥基基團(tuán)的活性氫化合物。所述樹脂組合物可包含過渡金屬陽離子以促進(jìn)亞甲基基團(tuán)的氧化反應(yīng)而獲得氧吸收功能。先前已采用包含多價金屬離子的組合物來處理包含含有酸基團(tuán)的聚合物的氣體阻隔涂層以增強(qiáng)阻隔涂層的性質(zhì)。然而，需要片狀礦物填料來獲得良好的阻隔性能。例如，WO2010/129032A公開了一種包含基質(zhì)樹脂和片狀填料的氣體阻隔膜。所形成的膜然后用多價金屬陽離子交聯(lián)劑表面處理以穩(wěn)定化阻隔膜從而對抗可能潛在地降低阻隔性能的潮濕的影響。基質(zhì)樹脂為包含酸基團(tuán)的鹽的水可乳化聚合物。US2010/0136350A1公開了一種氣體阻隔多層結(jié)構(gòu)，其具有層(A)和層(B)，層(A)包含多羧酸聚合物和衍生自硅烷偶聯(lián)劑的含硅化合物，層(B)包含多價金屬化合物如鋅化合物。其中在多羧酸聚合物之上涂布多價金屬陽離子的雙涂層系統(tǒng)據(jù)報道將提供氣體阻隔。然而，僅在作為第一涂層的一部分加到多羧酸聚合物中的硅烷偶聯(lián)劑如四甲氧基硅烷或氨基丙基三甲氧基硅烷的存在下才充分地獲得氣體阻隔。不存在硅烷偶聯(lián)劑將導(dǎo)致氣體阻隔性的降低，甚至在存在多價金屬陽離子作為第二涂層的情況下。熱塑性聚氨酯彈性體通常具有較好的透明性，然而，由于常規(guī)TPU的光學(xué)透明性與成型效率成反比例關(guān)系，而且通常與阻隔性也會有相互制約作用，因此在許多大型透明注塑件上的應(yīng)用受到了一定的限制。因此，尋找一種高透明高阻隔熱塑性聚氨酯彈性體已成為亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種聚氨酯彈性體及其制備方法，特別是一種高透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。為達(dá)到此專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：第一方面，本專利技術(shù)提供了一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體，按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯40-70％、K膠20-30％、無機(jī)填料5-8％和阻隔劑12-25％。本專利技術(shù)添加K膠后，使熱塑性聚氨酯彈性體的透明度有大幅提高，達(dá)到透光率98％。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本專利技術(shù)的熱塑性聚氨酯彈性體按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯45％、K膠25％、無機(jī)填料5％和阻隔劑25％。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱塑性聚氨酯組分包含通過使至少一種多元醇中間體與至少一種多異氰酸酯和至少一種擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而制備的熱塑性聚氨酯。優(yōu)選地，所述多異氰酸酯為芳香族多異氰酸酯，優(yōu)選為二苯甲基烷異氰酸酯。優(yōu)選地，所述多元醇為聚酯多元醇，優(yōu)選為聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇。優(yōu)選地，所述擴(kuò)鏈劑包括10-20％的多胺化合物、30-45％的1,3-環(huán)己烷二甲醇和40-50％的1,4-環(huán)己烷二甲醇；所述多胺化合物優(yōu)選為脂肪族二胺。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述K膠為眾和的SL-803G、雪佛龍的KR-03或雪佛龍的KR-05中的任意一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選為眾和的SL-803G。優(yōu)選地，所述無機(jī)填料為蒙脫土、二氧化硅、滑石粉、陶瓷微珠或碳化硅中的任意一種或至少兩種的混合物。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述阻隔劑包括馬來酸酐改性聚丙烯共聚物、對苯二甲酸、乙二醇和阻隔性共聚單體。本專利技術(shù)采用將無機(jī)填料和阻隔劑組合后，兩者產(chǎn)生了明顯的協(xié)同作用，使熱塑性聚氨酯彈性體的阻隔性能大大提高。優(yōu)選地，所述馬來酸酐改性聚丙烯共聚物占阻隔劑總量的30-45％。優(yōu)選地，所述對苯二甲酸、乙二醇和阻隔性共聚單體中含有的羧基與羥基的摩爾比為1：1.2-1.6，優(yōu)選為1:1.3。優(yōu)選地，所述馬來酸酐改性聚丙烯共聚物熔融指數(shù)為2.0-4.0g/10min，密度為0.89-0.91g/cm3。優(yōu)選地，所述阻隔性共聚單體為至少含三個羥基的多元醇或多羥基苯；優(yōu)選為碳原子數(shù)為4-7的多元醇。第二方面，本專利技術(shù)還提供了一種如第一方面所述的熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，具體步驟為：(1)先將對苯二甲酸、乙二醇及阻隔性共聚單體混合，在催化劑存在下先進(jìn)行酯化反應(yīng)，升溫后再進(jìn)行縮聚反應(yīng)；(2)然后將各組分在高混機(jī)中混合10-15min，最后送入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)擠出造粒。作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述阻隔性共聚單體提供的羥基與反應(yīng)物含有的總羥基的摩爾百分比為1.0-20mol％，優(yōu)選為1.0-10mol％。優(yōu)選地，所述反應(yīng)溫度為180-250℃，所述的縮聚反應(yīng)在減壓下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為260-300℃。優(yōu)選地，所述的催化劑為乙酸銻或三氧化二銻。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述雙螺桿擠出機(jī)的料筒溫度控制在180-210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400-1200轉(zhuǎn)/分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：(1)本專利技術(shù)制備得到的熱塑性聚氨酯彈性體具有透明度好、彈性極佳、晶點少的特點，其中透明率能達(dá)到98％及以上；(2)本專利技術(shù)得到的熱塑性聚氨酯彈性體薄膜還具有阻隔性好、氧氣、水蒸氣透過量極低，透氣系數(shù)在2.15×10-5以上；(3)本專利技術(shù)得到的熱塑性聚氨酯彈性體還具有抗撕裂性強(qiáng)、抗張強(qiáng)度及斷裂伸長率高等優(yōu)點，其中，斷裂伸長率為至少為801％，回彈率達(dá)到68％以上，綜合性能好。具體實施方式下面通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本專利技術(shù)，不應(yīng)視為對本專利技術(shù)的具體限制。實施例1(1)按照如下重量百分比配制原料：熱塑性聚氨酯45％、K膠25％、無機(jī)填料5％和阻隔劑25％；其中所述熱塑性聚氨酯由多元醇、多異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑反應(yīng)制備得到，所述多元醇為聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇；所述多異氰酸酯為二苯甲基烷異氰酸酯；所述擴(kuò)鏈本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯40?70％、K膠20?30％、無機(jī)填料5?8％和阻隔劑12?25％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種透明阻隔熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯40-70％、K膠20-30％、無機(jī)填料5-8％和阻隔劑12-25％；所述阻隔劑包括馬來酸酐改性聚丙烯共聚物、對苯二甲酸、乙二醇和阻隔性共聚單體。2.如權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，按重量百分比包括如下組分：熱塑性聚氨酯45％、K膠25％、無機(jī)填料5％和阻隔劑25％；所述阻隔劑包括馬來酸酐改性聚丙烯共聚物、對苯二甲酸、乙二醇和阻隔性共聚單體。3.如權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯組分包含通過使至少一種多元醇中間體與至少一種多異氰酸酯和至少一種擴(kuò)鏈劑反應(yīng)而制備的熱塑性聚氨酯。4.如權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述多異氰酸酯為芳香族多異氰酸酯。5.如權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述多異氰酸酯為二苯甲基烷異氰酸酯。6.如權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述多元醇為聚酯多元醇。7.如權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述多元醇為聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇。8.如權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述擴(kuò)鏈劑包括10-20％的多胺化合物、30-45％的1,3-環(huán)己烷二甲醇和40-50％的1,4-環(huán)己烷二甲醇。9.如權(quán)利要求8所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述多胺化合物為脂肪族二胺。10.如權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述K膠為眾和的SL-803G、雪佛龍的KR-03或雪佛龍的KR-05中的任意一種或至少兩種的混合物。11.如權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述K膠為眾和的SL-803G。12.如權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于，所述無機(jī)填料為蒙脫土、二氧化硅、滑石粉、陶瓷微珠或碳化硅中的任意一種或至少兩種的混合物。13.如權(quán)利要求1或2所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王一良，何健雄，
申請(專利權(quán))人：東莞市吉鑫高分子科技有限公司，蘇州市雄林新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44