一種耐高溫的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耐高溫的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體及其制備方法，所述熱塑性聚氨酯泡沫彈性體按重量份計主要由以下原料制備得到：聚環(huán)氧丙烷醚多元醇25～30份、蔗糖聚醚25～30份、六亞甲基二異氰酸酯20～25份、1,2?丙二醇15～20份、納米TiO2 10～15份、乙醇胺10～15份、硅油5～10份和環(huán)戊烷5～10份。本發(fā)明利用聚環(huán)氧丙烷醚多元醇和蔗糖聚醚的協(xié)同作用，結(jié)合納米TiO2，使制得的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體的耐溫度上限達到200～250℃，并且能保持良好的力學性能。
【專利說明】
-種耐高溫的熱塑性聚氨醋泡沫彈性體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種熱塑性聚氨醋泡沫彈性體及其制備方法， 尤其設(shè)及一種耐高溫熱塑性聚氨醋泡沫彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚氨醋（Thermoplastic Polyurethane，TPU)是一種加熱可烙融并且溶劑 可溶解的高分子材料。TPU分子呈線性，分子間很少有交聯(lián)，玻璃化溫度低，因此具有高強 度、高彈性和優(yōu)良的耐磨、耐油W及耐低溫特性。
[0003] 熱塑性聚氨醋彈性體一般由多異氯酸醋、大分子多元醇及低分子多元醇制備而 成。異氯酸醋與低分子多元醇形成硬段，大分子多元醇構(gòu)成軟段，由于硬段與具有柔順性的 軟段熱力學上的不相容導致了微相分離，聚氨醋彈性體的運種結(jié)構(gòu)特點賦予了其優(yōu)異的性 能，其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系受到人們越來越多的關(guān)注。
[0004] 硬質(zhì)聚氨醋泡沫在保溫材料中導熱系數(shù)最低，保溫效果最好，因此它廣泛應(yīng)用于 冰箱、冷庫、建筑板材、保溫管道、冷藏集裝箱等的保溫層。
[0005] 硬質(zhì)聚氨醋泡沫是通過-OH和-NCO相互反應(yīng)形成-NHCOO-重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的一類聚 合物，它在120°C W上高溫下會使聚合物的力學性能喪失，所W使用溫度在120°C W上的保 溫管道發(fā)泡前，一般需要纏繞玻璃纖維等耐熱材料后，再進行聚氨醋發(fā)泡。
[0006] 對于制造商來說，降低成本、提高生產(chǎn)效率一直是努力的方向，而硬質(zhì)聚氨醋泡沫 不耐高溫是導致在耐高溫聚氨醋保溫管道生產(chǎn)過程加入纏繞玻璃纖維等環(huán)節(jié)的主要因數(shù)， 是提高生產(chǎn)成本、降低生產(chǎn)效率的重要原因。
[0007] CN 103613737A公開了一種耐高溫聚氨醋泡沫及其制備方法，所述的耐高溫聚氨 醋泡沫，包括下述重量份的組分:聚酸多元醇:45~60份;異氯酸醋:45~60份;催化劑:0.1 ~0.2份;發(fā)泡劑：1~3份;泡沫穩(wěn)定劑：1~3份;填料:0.25~10份。但該耐高溫聚氨醋泡沫 并不能承受200°C W上的高溫，其應(yīng)用仍受到較大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對現(xiàn)有熱塑性聚氨醋泡沫彈性體存在的問題，本發(fā)明提供了一種耐高溫熱塑性 聚氨醋泡沫彈性體及其制備方法。本發(fā)明利用聚環(huán)氧丙烷酸多元醇和薦糖聚酸的協(xié)同作 用，結(jié)合納米Ti化，使制得的熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐溫度上限達到200~250°C，并且 能保持良好的力學性能。
[0009] 為達此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0010] 第一方面，本發(fā)明提供了一種熱塑性聚氨醋泡沫彈性體，所述熱塑性聚氨醋泡沫 彈性體按重量份計主要由W下原料制備得到： 聚環(huán)氧丙焼離多元醇 25~30份 黯糖聚酸 25~30份 六亞甲基二異氯酸醋 20~25份 1，2-丙二醇 15~20份
[0011] 納米Ti〇2 10~15份 乙醇胺 10~15份 珪油 5~10饒 環(huán)戊焼 5~10份。
[0012] 其中，聚環(huán)氧丙烷酸多元醇的重量份可為25份、26份、27份、28份、29份或30份等， 但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;薦糖聚酸的重量份可為25份、26 份、27份、28份、29份或30份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行； 六亞甲基二異氯酸醋的重量份可為20份、21份、22份、23份、24份或25份等，但并不僅限于所 列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行；1,2-丙二醇的重量份可為15份、16份、17份、18 份、19份或20份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行；納米Ti化的 重量份可為10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍 內(nèi)其他數(shù)值均可行；乙醇胺的重量份可為10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不僅 限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;硅油的重量份可為5份、6份、7份、8份、9份 或10份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;環(huán)戊燒的重量份可為 5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可 行。
[0013] 所述聚環(huán)氧丙烷酸多元醇與薦糖聚酸的質(zhì)量比為1:1。本發(fā)明中，聚環(huán)氧丙烷酸多 元醇與薦糖聚酸用量比例是本發(fā)明的關(guān)鍵因素。
[0014] W下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過 W下技術(shù)方案，可W更好的達到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
[0015] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱塑性聚氨醋泡沫彈性體按重量份計主要由W 下原料制備得到： 聚環(huán)氧丙焼離多元醇 27份
[0016] 薦糖聚酸 27份 六亞甲基二異氯酸醋 23份 1，2-丙二醇 巧份 納米Ti〇2 巧儉
[0017] 己醇胺 13份 種油 7份 環(huán)戊燒 7化。
[0018] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備熱塑性聚氨醋泡沫彈性體原料包括催化 劑、固化劑、增強劑或阻燃劑中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例 有:催化劑和固化劑的組合，固化劑和增強劑的組合，增強劑和阻燃劑的組合，催化劑、固化 劑和增強劑的組合，催化劑、固化劑、增強劑和阻燃劑的組合。
[0019] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述催化劑為五甲基二亞乙基=胺或雙（二甲基氨 基已基)酸。
[0020] 優(yōu)選地，所述固化劑為正娃酸乙醋。
[0021 ]優(yōu)選地，所述增強劑為硫酸領(lǐng)。
[0022] 優(yōu)選地，所述阻燃劑為憐酸=氯乙醋。
[0023] 第二方面，本發(fā)明提供了上述熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的制備方法，所述方法包 括W下步驟：
[0024] (1)將配方量的聚環(huán)氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 攬拌條件下于90~100°C抽真空，得到混合料A;
[0025] (2)將配方量的六亞甲基二異氯酸醋加熱至40~45°C后，滴入步驟（1)中得到的混 合料A混合中，再依次添加配方量的納米Ti化、乙醇胺、硅油和環(huán)戊燒于160~180°C下攬拌1 ~化，得到混合料B;
[0026] (3)將步驟（2)得到的混合料B加入雙螺桿擠出機中擠出得到TPU顆粒，再將得到 TPU顆粒送入單螺桿擠出機中擠出得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。
[0027] 其中，步驟(1)中的溫度可為90°C、93°C、95°C、97°C或100°C等，但并不僅限于所列 舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;步驟(2)中六亞甲基二異氯酸醋的加熱溫度可為40 °(：、41°(：、42°(：、43°(：、44°(：或45°(：等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均 可行；添加配方量的納米Ti化、乙醇胺、硅油和環(huán)戊燒后的攬拌溫度可為160°C、163°C、165 °C、167°C、170°C、173°C、175°C、177°C或180°C等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi) 其他數(shù)值均可行;攬拌時間可為化、1.5h、化、2.加或化等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所 列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;步驟(3)金屬模具的加熱溫度可為40°C、42°C、44°C、46°C、48°C 或50°C等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;金屬模具放入烘箱后 的加熱溫度為l〇〇°C、110°C、120°C、130°C、140°C或150°C等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值， 所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行;保溫溫度可為化、3.加或4h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值， 所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行。
[00%]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（I)中真空條件為壓力-0.4~-0.21^^，例如- 0.44化、-0.351^^、-0.31^^、-0.25陽曰或-0.2^曰等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍 內(nèi)其他數(shù)值均可行。
[0029] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（1)中攬拌速率為1000~1200r/min，例如 10001'/111；[]1、10501'/111；[]1、11001'/111；[]1、11501'/111；[]1或12001'/111；[]1等，但并不僅限于所列舉的數(shù) 值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行。
[0030] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟（2)中攬拌速率為1000~1200r/min，例如 10001'/111；[]1、10501'/111；[]1、11001'/111；[]1、11501'/111；[]1或12001'/111；[]1等，但并不僅限于所列舉的數(shù) 值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0032] 本發(fā)明利用聚環(huán)氧丙烷酸多元醇和薦糖聚酸的協(xié)同作用，結(jié)合納米Ti化，使制得 的熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限達到200~250°C，并且能保持良好的力學性 能，其壓縮強度為410MPa，在200°C下96h后的壓縮強度可達400MPa，所述熱塑性聚氨醋泡沫 彈性體的材料密度為0.化g/m3。
【具體實施方式】
[0033] 為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進一步詳細說 明。但下述的實施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，本 發(fā)明保護范圍W權(quán)利要求書為準。
[0034] 實施例1:
[0035] 本實施例中制備熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的原料按重量份計為： 聚環(huán)氧兩燒醜多元醇 。猜 謊糖聚離 27份 六亞甲基二擇氯酸醋 23份 1,2-丙二醇 17份
[0036] 納米TiO: 13粉 己醇滕 巧份 插油 7份 環(huán)戊燒 7份。
[0037] 所述聚環(huán)氧丙烷酸多元醇與薦糖聚酸的質(zhì)量比為1:1。
[0038] 制備方法為：
[0039] (1)將配方量的聚環(huán)氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 攬拌條件下于95°C抽真空至-0.3kPa，得到混合料A;
[0040] (2)將配方量的六亞甲基二異氯酸醋加熱至43°C后，滴入步驟（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的納米Ti化、乙醇胺、硅油和環(huán)戊燒于170°C下攬拌化，得到混 合料B;
[0041] (3)將步驟（2)得到的混合料B加入雙螺桿擠出機中擠出得到TPU顆粒，再將得到 TPU顆粒送入單螺桿擠出機中擠出得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。
[0042] 所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限達到200~250°C，并且能保持良好 的力學性能，其壓縮強度為410MPa，在200°C下96h后的壓縮強度可達400MPa，所述熱塑性聚 氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.化g/m3。
[0043] 實施例2:
[0044] 本實施例中制備熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的原料按重量份計為： 聚環(huán)氧兩燒醜多元醇 25份 謊糖聚離 25份 六亞甲基二異氯酸醋 20僚 1,2-丙二醇 15份
[0045] 納米Ti〇2 10份 己醇滕 10份 插油 5份 環(huán)戊燒 5債。
[0046] 所述聚環(huán)氧丙烷酸多元醇與薦糖聚酸的質(zhì)量比為1:1。
[0047] 制備方法為：
[004引（1)將配方量的聚環(huán)氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 攬拌條件下于100°C抽真空至-0.2kPa，得到混合料A;
[0049] (2)將配方量的六亞甲基二異氯酸醋加熱至45°C后，滴入步驟（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的納米Ti化、乙醇胺、硅油和環(huán)戊燒于180°C下攬拌化，得到混 合料B;
[0050] (3)將步驟（2)得到的混合料B加入雙螺桿擠出機中擠出得到TPU顆粒，再將得到 TPU顆粒送入單螺桿擠出機中擠出得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。
[0051] 所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限達到200~250°C，并且能保持良好 的力學性能，其壓縮強度為407MPa，在200°C下96h后的壓縮強度可達398MPa，所述熱塑性聚 氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.53kg/m3。
[0化2] 實施例3:
[0053]本實施例中制備熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的原料按重量份計為： 聚環(huán)氧丙焼離多元醇 30份 謊糖聚離 30份 六亞甲基二異氯酸醋 25份 1，2-丙二醇 20份
[0化4] 納米Ti〇2 15份 己醇胺 15份 種油 10份 環(huán)戊燒 10份。
[0055]所述聚環(huán)氧丙烷酸多元醇與薦糖聚酸的質(zhì)量比為1:1。
[0化6]制備方法為：
[0057] (1)將配方量的聚環(huán)氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 攬拌條件下于90°C抽真空至-0.4kPa，得到混合料A;
[005引（2)將配方量的六亞甲基二異氯酸醋加熱至40°C后，滴入步驟（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的納米Ti化、乙醇胺、硅油和環(huán)戊燒于160°C下攬拌化，得到混 合料B;
[0059] (3)將步驟（2)得到的混合料B加入雙螺桿擠出機中擠出得到TPU顆粒，再將得到 TPU顆粒送入單螺桿擠出機中擠出得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。
[0060] 所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限達到200~250°C，并且能保持良好 的力學性能，其壓縮強度為406MPa，在200°C下96h后的壓縮強度可達395MPa，所述熱塑性聚 氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.56kg/m3。
[0061] 對比例1:
[0062] 除了聚環(huán)氧丙烷酸多元醇為其他常規(guī)聚酸多元醇外，其他物料用量與制備步驟均 與實施例1中相同，制得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱 溫度上限僅為180°C，其壓縮強度為356MPa，在200°C下9加后的壓縮強度僅為312MPa，所述 熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.45kg/m3。
[0063] 對比例2:
[0064] 除了薦糖聚酸為其他常規(guī)聚酸外，其他物料用量與制備步驟均與實施例1中相同， 制得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限僅為170 °C，其壓縮強度為343MPa，在200°C下96h后的壓縮強度僅為295MPa，所述熱塑性聚氨醋泡沫 彈性體的材料密度為0.44kg/m3。
[00化]對比例3:
[0066]除了聚環(huán)氧丙烷酸多元醇與薦糖聚酸的質(zhì)量比不為1:1，為4:1外，其他物料用量 與制備步驟均與實施例1中相同，制得到熱塑性聚氨醋泡沫彈性體。所得熱塑性聚氨醋泡沫 彈性體的耐熱溫度上限僅為190°C，其壓縮強度為401MPa，在200°C下96h后的壓縮強度僅為 384MPa，所述熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.43kg/m3。
[0067] 對比例4:
[0068] 除了不添加納米Ti化外，其他物料用量與制備步驟均與實施例1中相同，制得到熱 塑性聚氨醋泡沫彈性體。所得熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限僅為180°C，其壓縮 強度為353M化，在200°C下9加后的壓縮強度僅為298MPa，所述熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的 材料密度為〇.41kg/m3。
[0069] 綜合實施例1-3和對比例1-4的結(jié)果可W看出，本發(fā)明利用聚環(huán)氧丙烷酸多元醇和 薦糖聚酸的協(xié)同作用，結(jié)合納米Ti化，使制得的熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的耐熱溫度上限 達到200~250°C，并且能保持良好的力學性能，其壓縮強度為410MPa，在200°C下96h后的壓 縮強度可達400MPa，所述熱塑性聚氨醋泡沫彈性體的材料密度為0.化g/m3。
[0070]
【申請人】聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細 工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的 保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種熱塑性聚氨酯泡沫彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯泡沫彈性體按重量 份計主要由以下原料制備得到： 聚環(huán)氧丙烷醚多元醇 25~30份 蔗糖聚醚 25~30份 六亞甲基二異氰酸酯 20~25份 1,2-丙二醇 15~20份 納米Ti02 10~15份 乙醇胺 10~15份 硅油 5~10份 環(huán)戊烷 5~10份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體，其特征在于，所述聚環(huán)氧丙烷醚多 元醇與蔗糖聚醚的質(zhì)量比為1:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體，其特征在于，所述熱塑性聚氨 酯泡沫彈性體按重量份計主要由以下原料制備得到： 聚環(huán)氧丙烷醚多元醇 27份 蔗糖聚醚 27汾 六亞甲基二異氰酸酯 23份 1,2-丙二醇 17份 納米?〇2 13份 乙醇胺 13汾 硅油 7份 環(huán)戊烷 7汾。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體，其特征在于，所述制備熱 塑性聚氨酯泡沫彈性體原料包括催化劑、固化劑、增強劑或阻燃劑中任意一種或至少兩種 的組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體，其特征在于，所述催化劑為五甲基 二亞乙基三胺或雙(二甲基氨基已基)醚； 優(yōu)選地，所述固化劑為正硅酸乙酯； 優(yōu)選地，所述增強劑為硫酸鋇； 優(yōu)選地，所述阻燃劑為磷酸三氯乙酯。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的熱塑性聚氨酯泡沫彈性體的制備方法，其特征在于， 所述方法包括以下步驟： (1) 將配方量的聚環(huán)氧丙烷醚多元醇、蔗糖聚醚和1，2_丙二醇依次加入容器中，在攪拌 條件下于90~100 °C抽真空，得到混合料A; (2) 將配方量的六亞甲基二異氰酸酯加熱至40~45°C后，滴入步驟（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的納米Ti02、乙醇胺、硅油和環(huán)戊烷于160~180°C下攪拌1~ 3h，得到混合料B; (3) 將步驟(2)得到的混合料B加入雙螺桿擠出機中擠出得到TPU顆粒，再將得到TPU顆 粒送入單螺桿擠出機中擠出得到熱塑性聚氨酯泡沫彈性體。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中真空條件為壓力-0.4~- 0.2kPa〇8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中攪拌速率為1000~ 1200r/min〇9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中攪拌速率為1000 ~1200r/min〇
【文檔編號】C08J9/14GK105924614SQ201610402912
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】何建雄, 王良, 王一良
【申請人】東莞市吉鑫高分子科技有限公司