一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯及其制備方法，所述熱塑性聚氨酯包括組份A和組份B；所述組份A的制備原料按照重量份數包括如下組分：二異氰酸酯20?40份，聚己內酯多元醇50?60份，端羥基聚丁二烯丙烯腈10?15份，胺類擴鏈劑5?10份和催化劑0.01?0.05份；所述組份B的制備原料按照重量份數包括如下組分：納米二氧化硅3?5份，羧甲基纖維素4?8份，端羥基聚硅氧烷3?5份和助劑5?10份。本發明專利技術所述熱塑性聚氨酯不僅兼具良好的流動性和耐磨性，而且硬度較高，斷裂伸長率較高，拉伸強度在較高范圍內，綜合性能優異。

【技術實現步驟摘要】
一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯及其制備方法
本專利技術涉及聚氨酯材料
，尤其涉及一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯及其制備方法和應用。
技術介紹
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)，是一種由低聚物多元醇軟段和二異氰酸酯-擴鏈劑硬段構成的線性嵌段共聚物，TPU在現代生產生活中發揮著越來越重要的作用。CN103819892A公開了一種長芳綸纖維增強耐磨TPU復合材料及其制備方法，其公開的TPU復合材料按質量份數計算，熱塑性聚氨酯彈性體30～75份，高性能長芳綸纖維20～60份，相容劑3～8份，耐磨劑0.4～1.5份，流動改性劑0.4～1.5份，擴鏈劑0.2～0.5份，熱穩定劑0.4～0.6份，紫外光吸收劑0.4～0.6份。其公開的復合材料采用高流動、低表面硬度的TPU作為基料，利用流動性改性劑改善基體流動性，通過加入超高分子量的硅油大幅度提高TPU的耐磨性能以及加入擴鏈劑改善TPU的分子量來制得高性能長玻纖增強TPU復合材料，使TPU材料的強度和剛性獲得改善，并提高了其韌性和降低了材料的成本。其公開的復合材料可代替芳綸增強橡膠母膠在橡膠輪胎中作為增強耐磨母粒使用。其公開的復合材料通過將聚氨酯基體材料與長芳綸纖維和流動性改性劑共混提升材料的耐磨性和流動性，長芳綸纖維添加量較多，且體系的相容性較差，性能提升有限。CN102329410A公開了一種高流動性聚酯與聚醚混合型聚氨酯材料的制備方法，其公開的制備方法包括以下步驟：第一步，制備分子量為1500的聚酯多元醇；第二步，制備A組分聚酯型聚氨酯多元醇；第三步，制備B組分聚氨酯異氰酸酯預聚體；第四步，制備高流動性聚酯與聚醚混合型聚氨酯。其公開的聚氨酯材料，粘度低，能夠增強原料在模具中的流動性，減少聚氨酯制品表面缺料、氣孔、氣泡的情況，使其外形美觀，解決了現有的聚氨酯制品表面不夠光澤，外觀不夠完美的問題。但是其公開的聚氨酯材料耐磨性較差。綜上所述，開發一種兼具高流動性和高耐磨性，且綜合性能優異的熱塑性聚氨酯彈性體至關重要。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯及其制備方法，所述熱塑性聚氨酯不僅兼具良好的流動性和耐磨性，而且硬度較高，斷裂伸長率較高，拉伸強度在較高范圍內，綜合性能優異。為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：第一方面，本專利技術提供了一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，所述熱塑性聚氨酯包括組份A和組份B；所述組份A的制備原料按照重量份數包括如下組分：二異氰酸酯20-40份，聚己內酯多元醇50-60份，端羥基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺類擴鏈劑5-10份和催化劑0.01-0.05份；所述組份B的制備原料按照重量份數包括如下組分：納米二氧化硅3-5份，羧甲基纖維素4-8份，端羥基聚硅氧烷3-5份和助劑5-10份。本專利技術聚氨酯的制備中，多元醇采用聚己內酯多元醇和端羥基聚丁二烯丙烯腈的組合，兩種多元醇復配使用，發揮協同作用，一方面，反應生成的聚氨酯分子鏈對稱性差，結晶性能弱，使聚氨酯的熔融流動性得以提升，無需額外添加相關助劑；另一方面，聚己內酯多元醇和端羥基聚丁二烯丙烯腈均是有一定聚合度的聚合物型多元醇，反應生成的聚氨酯硬度較高，耐磨性較好，使所得聚氨酯兼具高流動性和高耐磨性。本專利技術聚氨酯的制備中，將羧甲基纖維素和端羥基聚硅氧烷復配使用，一方面，羧甲基纖維素可以調節體系的粘度，提升體系的流動性；另一方面，羧甲基纖維素與端羥基聚硅氧烷和聚氨酯基體材料均具有良好的相容性，與少量的端羥基聚硅氧烷配合，即可將不相容的納米二氧化硅均勻分布在聚氨酯基體中，增加了聚氨酯的耐磨性。本專利技術聚氨酯制備中，部分端羥基聚硅氧烷可以作為第四反應單體參與聚氨酯的性能，微觀上相分離程度更低，無需額外添加相容劑，整個體系相容性更好，綜合性能優異。本專利技術所述“流動性”指的是加工流動性，通過熔融指數加以表征。所述二異氰酸酯的重量份數為20-40份，例如22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份等。所述聚己內酯多元醇的重量份數為50-60份，例如51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份等。所述端羥基聚丁二烯丙烯腈的重量份數為10-15份，例如11份、12份、13份、14份等。所述胺類擴鏈劑的重量份數為5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。所述催化劑的重量份數為0.01-0.05份，例如0.02份、0.03份、0.04份等。所述納米二氧化硅的重量份數為3-5份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。所述羧甲基纖維素的重量份數為4-8份，例如4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份等。所述端羥基聚硅氧烷的重量份數為3-5份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。所述助劑的重量份數為5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。優選地，所述二異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯和/或二苯基甲烷二異氰酸酯。優選地，所述聚己內酯多元醇的重均分子量為400-1000g/mol，例如450g/mol、500g/mol、550g/mol、600g/mol、650g/mol、700g/mol、750g/mol、800g/mol、850g/mol、900g/mol、950g/mol等。本專利技術中聚己內酯多元醇的重均分子量為400-1000g/mol，選擇重均分子量較小的聚己內酯多元醇可以降低高分子的結晶性，利于提升聚氨酯的流動性。優選地，所述端羥基聚丁二烯丙烯腈的數均分子量為2500-3500g/mol，例如2600g/mol、2700g/mol、2800g/mol、2900g/mol、300g/mol、3100g/mol、3200g/mol、3300g/mol、3400g/mol等。本專利技術中端羥基聚丁二烯丙烯腈的數均分子量為2500-3500g/mol，端羥基聚丁二烯丙烯腈數均分子量過低，丙烯腈占比過重，聚氨酯磨耗變大；端羥基聚丁二烯丙烯腈數均分子量過高，聚氨酯分子量過大，體系粘度過高，流動性變差。優選地，所述胺類擴鏈劑包括3,5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯、乙二胺或N,N-二羥基(二異丙基)苯胺中的任意一種或至少兩種的組合，優選3,5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯。優選地，所述羧甲基纖維素的粘度為200-1500mPa·s，例如300mPa·s、400mPa·s、500mPa·s、600mPa·s、700mPa·s、800mPa·s、900mPa·s、1000mPa·s、1100mPa·s、1200mPa·s、1300mPa·s、1400mPa·s等。羧甲基纖維素的粘度控制在較低范圍內才既能提升聚氨酯的耐磨性，又能與端羥基聚硅氧烷協同配合，提升納米二氧化硅的分散性。優選地，所述端羥基聚硅氧烷包括端羥基聚二甲基硅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯包括組份A和組份B；/n所述組份A的制備原料按照重量份數包括如下組分：二異氰酸酯20-40份，聚己內酯多元醇50-60份，端羥基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺類擴鏈劑5-10份和催化劑0.01-0.05份；/n所述組份B的制備原料按照重量份數包括如下組分：納米二氧化硅3-5份，羧甲基纖維素4-8份，端羥基聚硅氧烷3-5份和助劑5-10份。/n

【技術特征摘要】
1.一種高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯包括組份A和組份B；
所述組份A的制備原料按照重量份數包括如下組分：二異氰酸酯20-40份，聚己內酯多元醇50-60份，端羥基聚丁二烯丙烯腈10-15份，胺類擴鏈劑5-10份和催化劑0.01-0.05份；
所述組份B的制備原料按照重量份數包括如下組分：納米二氧化硅3-5份，羧甲基纖維素4-8份，端羥基聚硅氧烷3-5份和助劑5-10份。


2.根據權利要求1所述的高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述二異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯和/或二苯基甲烷二異氰酸酯。


3.根據權利要求1或2所述的高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述聚己內酯多元醇的重均分子量為400-1000g/mol；
優選地，所述端羥基聚丁二烯丙烯腈的數均分子量為2500-3500g/mol。


4.根據權利要求1-3任一項所述的高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述胺類擴鏈劑包括3,5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯、乙二胺或N,N-二羥基(二異丙基)苯胺中的任意一種或至少兩種的組合。


5.根據權利要求1-4任一項所述的高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特征在于，所述羧甲基纖維素的粘度為200-1500mPa·s；
優選地，所述端羥基聚硅氧烷包括端羥基聚二甲基硅氧烷；
優選地，所述端羥基聚硅氧烷在25℃下的粘度小于20mm2/s。


6.根據權利要求1-5任一項所述的高流動性和高耐磨性熱塑性聚氨酯，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何建雄，
申請(專利權)人：東莞市吉鑫高分子科技有限公司，東莞市雄林新材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44