[发明专利]一种TODI基热塑性聚氨酯弹性体制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯领域，特别涉及TODI基热塑性聚氨酯弹性体制备方法。

背景技术

聚氨酯弹性体因其具有硬度范围宽，良好的机械性能、回弹性能以及耐磨、耐油、耐老化等性能，被广泛用于机械液压传动系统、气动系统中的密封件以及汽车用密封件。而在一些特殊领域，会对密封件有更严格的要求：如较高的机械强度，较好的耐高温、耐油和耐磨性能，良好的动态力学性能等。

3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯(TODI)分子中由于邻位侧甲基的位阻效应和电子效应，活性较低，制备的预聚体具有良好的稳定性，并且2个苯环直接相连，具有对称结构，使其弹性体具有优异的耐热、耐油、耐水解、耐磨和动态力学性能。

与浇注型聚氨酯弹性体(CPU)相比，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)可直接采用模压、挤出、注射、吹塑、压延等塑料加工工艺，高效率地制成各种制品，并且可反复多次加工使用，具有相当大的优势。Achim Frick等在“Characterizationof TPU-elastomers by thermal analysis(DSC)”[Polymer Testing 2004，(23)：413-417]中将固体TODI加入到150℃的大分子二元醇和扩链剂丁二醇(BDO)的混合物中，温度会降至90℃并随反应的进行又升至125℃，反应物倒在转动的料带上继续反应并固化，最后试片在75℃下干燥24h，即得TPU，通过注塑加工等可得TPU制品。此方法中150℃温度下丁二醇挥发严重，若用于工业化连续生产，也会给连续计量固体TODI带来很大难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TODI基热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。该方法易于调整配方，操作简单。

TODI基TPU由A组份和B组份两部分反应生成：

A组份：由大分子二元醇和TODI反应生成异氰酸根质量分数(NC0％)为8.0％～14.0％的预聚体。

B组份：由大分子二元醇、扩链剂、催化剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和光稳定剂等混合而成。

A与B的比例，以A中NCO基团与B中大分子多元醇及扩链剂中OH基团的摩尔比为0.95∶1～1.10∶1为宜，优选0.98∶1～1.05∶1。

其中大分子二元醇为聚酯二元醇、聚四氢呋喃二元醇(PTMG)或其组合，数均分子量一般为600-4000，优选1000-3000。聚酯二元醇为聚己二酸系聚酯二元醇、聚己内酯二元醇(PCL)或聚碳酸酯二元醇(PCD)。

扩链剂为乙二醇(EG)、1，3-丙二醇(1，3-PG)、1，4-丁二醇(1，4-BDO)、2，3-丁二醇(2，3-BDO)、1，5-戊二醇、1，6-己二醇(HDO)或其组合，优选乙二醇或1，4-丁二醇。

催化剂为有机铋、有机锡类化合物或其组合，有机铋类化合物为异辛酸铋、羧酸铋或其组合，有机锡类化合物为辛酸亚锡、二辛酸二丁锡、二月桂酸二丁锡中的一种或多种，优选为有机铋类化合物，优选异辛酸铋、羧酸铋或其组合，用量一般为产品总质量的0.001％～0.1％。

抗氧剂、紫外光吸收剂和光稳定剂为本领域常用和公知的。其中抗氧剂用量一般为产品总质量的0.05％～1％；紫外光吸收剂用量一般为产品总质量的0.2％～1％；光稳定剂用量一般为产品总质量的0.2％～2％。

本发明采用分步法制备TPU，含有以下步骤：

(1)计量的大分子二元醇脱水后加入TODI，在温度95～120℃下反应1h，生成NCO质量分数为8.0％～14.0％的储存稳定的预聚体A组份。

(2)将大分子二元醇、扩链剂、催化剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和光稳定剂混合均匀(B组份)，保持温度在40～60℃，并与60～90℃的A组份混合，其中NCO基团与大分子二元醇和扩链剂中OH基团的摩尔比(R值)为0.95∶1至1.10∶1，优选为0.98∶1至1.05∶1。

(3)将混合物抽真空脱泡后倾倒入160～180℃的模具中15～20min脱模，将脱模后的半成品放入100～120烘箱中后熟化20～24h，即得成品。

在工业生产中，可采用双螺杆反应挤出机使(2)的混合物进行反应，冷却造粒得到粒料，干燥粒料后可通过注塑机成型制品，放入100～120℃烘箱中后熟化20～24h，得成品。

表1产品性能