一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料及其制备方法和用途与流程

1.本发明涉及一种热塑性聚氨酯材料，具体涉及一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料及其制备方法和用途。


背景技术：

2.热塑性聚氨酯材料的性能和软段结构、硬段含量、分子聚集态、分子结晶性、合成工艺等密切相关。聚氨酯材料的许多性能是相互制约的，软段含量增加会提高材料的伸长率但同时也会导致材料强度降低。随着硬段含量的增加，聚氨酯材料硬度和断裂强度逐渐增加，而断裂伸长率下降。适度的增加分子内交联可使聚氨酯材料软化温度、硬度和弹性模量增加，永久变形、断裂伸长率和溶剂中的溶解性降低。
3.cn108484867a公开了一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，主要通过以含双键多元醇和/或普通多元醇为热塑性聚氨酯弹性体软段，以二异氰酸酯和小分子扩链剂为热塑性聚氨酯弹性体硬段，制备了一系列热塑性聚氨酯材料，具有较高的拉伸强度，但伸长率仅为361-398%。cn108070069a公开了一种低硬度高回弹低熔点热塑性聚氨酯弹性体及制法，以聚酯多元醇、芳香族二异氰酸酯和二元小分子醇扩链剂为主要原材料，采用一步法合成高回弹热塑性弹性体，该弹性体材料硬度为45-80a，具有较高的伸长率和回弹性，但拉伸强度为7.1-21.7mpa。cn106995519b公开了一种热塑性聚氨酯及其制备方法，主要通过在分子结构设计时引入聚丙交酯多元醇，合成得到了一系列耐磨性优异的热塑性聚氨酯，硬度为90a左右，拉伸强度大于33mpa，伸长率约500%。
4.目前常见的热塑性聚氨酯材料多存在硬度和拉伸强度较高，伸长率较低，或者伸长率较高，但拉伸强度较低的问题，因此为了提高材料的综合性能，有必要提供一种热塑性聚氨酯材料及其制备方法，使其同时具有较高的拉伸强度和伸长率。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明第一方面提供了一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，包括以下质量份数的原料：聚酯多元醇1
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100份聚酯多元醇2
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1~3份扩链剂
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1.0~1.8份异氰酸酯
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26~35份主抗氧剂
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0.1~0.3份辅抗氧剂
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0.1~0.3份光稳定剂
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0.2~0.4份催化剂
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0~0.007份所述聚酯多元醇1由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为900～1500，分子量
分布指数为1.5~1.8；所述聚酯多元醇2由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为300～500，分子量分布指数为1.5～1.8。
6.进一步的，所述二元酸为己二酸、丁二酸、对苯二甲酸中的一种或多种；所述多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、丁二醇、二乙二醇、己二醇、新戊二醇中的一种或多种。
7.进一步的，所述异氰酸酯为4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，优选4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯。
8.进一步的，所述扩链剂为乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇中的一种或多种。
9.进一步的，所述光稳定剂为uv622、uv766、uv770、uv944中的一种或多种。
10.进一步的，所述主抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂245中的一种或多种；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类有机物，优选抗氧化剂168。
11.进一步的，所述催化剂为有机铋类和/或有机锡类催化剂，所述有机铋类催化剂优选异辛酸铋，所述有机锡类催化剂优选二月桂二丁基锡或辛酸亚锡。
12.本发明第二方面提供一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料的制备方法，将聚酯多元醇1、聚酯多元醇2、主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂混合均匀后，加热到100-120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，加入扩链剂、异氰酸酯及催化剂混合均匀后，高温熟化，即得热塑性聚氨酯材料。
13.本发明第三方面提供一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料的制备方法，将多元醇组分、异氰酸酯、扩链剂组分按比例经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，高温反应挤出经切粒机切粒，得到热塑性聚氨酯材料；多元醇组分包括：聚酯多元醇1、聚酯多元醇2、主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂；扩链剂组分包括扩链剂、催化剂。
14.本发明第四方面提供一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料在胶黏剂领域的应用。
15.本发明通过不同类型聚酯多元醇的配合使用，控制其分子量、分子量分布和tpu结构中软硬段含量比例的控制，可制得兼有高强度和高延伸率的高性能热塑性聚氨酯材料，其硬度为60-75a，拉伸强度大于30mpa，伸长率大于1000%。本发明所述高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料既可通过间歇法制备工艺，也可通过双螺杆反应挤出连续造粒工艺制备。同时所述tpu材料具有较低的软化点，易于二次加工，可溶于酯类、酮类和1,2-二氯乙烷、二氯甲烷等多种溶剂，胶液黏度低，便于操作使用，可作为一种高性能胶黏剂用于粘接领域。具体的性能如表1所示。
16.表1 材料性能
具体实施方式
17.以下结合实施例对本发明做进一步说明，不限于本发明。
18.实施例1将1000g聚酯多元醇1、10g聚酯多元醇2、1g主抗氧剂1010、1g辅抗氧剂168、4g光稳定剂uv766混合均匀后，加热到100-120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到65℃，加入0.07g的dabcot-12和18gbdo，混合均匀后加入70℃的4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯297g，混合后均匀浇入聚四氟乙烯托盘中，高温熟化，即得热塑性聚氨酯材料。所得材料性能见表2。
19.实施例2将多元醇组分、异氰酸酯、扩链剂按表3中的比例经浇注机混合后进入双螺杆，高温反应挤出经切粒机切粒制得热塑性聚氨酯胶粒，室温下放置7天以上，即可进行使用。所得材料性能见表2。
20.表3 各原料及其用量。
21.实施例3将1000g聚酯多元醇1、15g聚酯多元醇2、1g主抗氧剂1010、1g辅抗氧剂168、4g光稳定剂uv770混合均匀后，加热到100-120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到65℃，加入0.09g的dabcot-12和9gbdo，混合均匀后加入70℃的4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯276g，混合后均匀浇入聚四氟乙烯托盘中，高温熟化，即得热塑性聚氨酯材料。所得材料性能见表2。
22.对比例1将1000g聚酯多元醇1、1g主抗氧剂1010、1g辅抗氧剂168、1g光稳定剂uv770混合均匀后，加热到100-120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，降温到65℃，加入0.05g的dabcot-9和23gbdo，混合均匀后加入70℃的4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯291g，混合后均匀浇入聚四氟乙烯托盘中，高温熟化，即得热塑性聚氨酯材料。所得材料性能见表2。
23.表2 材料性能对比

技术特征：
1.一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，包括以下质量份数的原料：聚酯多元醇1
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100份聚酯多元醇2
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1~3份扩链剂
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1.0~1.8份异氰酸酯
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26~35份主抗氧剂
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0.1~0.3份辅抗氧剂
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0.1~0.3份光稳定剂
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0.2~0.4份催化剂
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0~0.007份所述聚酯多元醇1由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为900～1500，分子量分布指数为1.5~1.8；所述聚酯多元醇2由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为300～500，分子量分布指数为1.5～1.8。2.根据权利要求1所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述二元酸为己二酸、丁二酸、对苯二甲酸中的一种或多种；所述多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、丁二醇、二乙二醇、己二醇、新戊二醇中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述异氰酸酯为4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性4,4
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二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述扩链剂为乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述光稳定剂为uv622、uv766、uv770、uv944中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述主抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂245中的一种或多种；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类有机物；所述催化剂为有机铋类和/或有机锡类催化剂。7.根据权利要求6所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料，所述辅抗氧剂为抗氧化剂168；所述有机铋类催化剂为异辛酸铋；所述有机锡类催化剂为二月桂二丁基锡或辛酸亚锡。8.一种制备权利要求1~7所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料的方法，将聚酯多元醇1、聚酯多元醇2、主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂混合均匀后，加热到100-120℃，真空脱水至水分含量小于0.03％，加入扩链剂、异氰酸酯及催化剂混合均匀后，高温熟化，即得热塑性聚氨酯材料。9.一种制备权利要求1~7所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料的方法，将多元醇组分、异氰酸酯、扩链剂组分按比例经浇注机混合后进入双螺杆挤出机，高温反应挤出经切粒机切粒，得到热塑性聚氨酯材料；多元醇组分包括：聚酯多元醇1、聚酯多元醇2、主抗氧剂、辅抗氧剂、光稳定剂；扩链剂组分包括扩链剂、催化剂。10.权利要求1~7之一所述的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料或权利要求8~9之一
所述的方法制备的高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料在胶黏剂领域的应用。

技术总结
本发明涉及一种高强度、高延伸率热塑性聚氨酯材料及其制备方法和用途，包括以下质量份数的原料：聚酯多元醇1 100份、聚酯多元醇2 1~3份、扩链剂1.0~1.8份、异氰酸酯26~35份、主抗氧剂0.1~0.3份、辅抗氧剂0.1~0.3份、光稳定剂0.2~0.4份、催化剂0~0.007份；所述聚酯多元醇1由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为900～1500，分子量分布指数为1.5~1.8；所述聚酯多元醇2由二元酸和多元醇反应生成，数均分子量为300～500，分子量分布指数为1.5～1.8。所述TPU材料兼有高强度和高延伸率，同时所述TPU材料具有较低的软化点，易于二次加工，可用作高性能胶黏剂。性能胶黏剂。


技术研发人员：徐庆辉 苏丽丽 石雅琳 余华宁 尹璐
受保护的技术使用者：黎明化工研究设计院有限责任公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/3/8