[实用新型]一种连续法生产热塑性聚氨酯弹性体的系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及高分子聚合物制备技术领域，具体地讲是一种连续法生产热塑性聚氨酯弹性体的系统。

背景技术：

热塑性聚氨酯弹性体（TPU）具有良好的弹性体性能和可热塑加工性，被广泛应用于汽车部件、密封件、医疗用具、电缆、管材、消防水带、鞋材等领域。如在山西省化工研究所编著的《聚氨酯弹性体手册》（化学工业出版社，2005，P398）中详细介绍了有关TPU制备、性能与应用。

众所周知的制备工艺是双螺杆挤出机工艺，该法是将原料计量加入到双螺杆反应器中聚合并造粒。传统的双螺杆挤出机工艺存在以下问题：1、这种挤出工艺比较简单，混合和反应同时进行，但是以这种方式制得的产物均一性差；2、物料在挤出机内的停留时间有限，一般小于1分钟，使反应难于控制，导致产品反应不完全或者出现凝胶；3、起始原料在反应器中反应温度较高，容易发生不希望且不可控的交联脲基甲酸酯次级反应。

为了不断提高TPU的品质，满足多方面的需求，很多TPU生产企业都积极致力于生产工艺的改进。bayer公司在CN1281474中通过预聚体工艺来生产TPU，主要是先将多元醇和异氰酸酯在管式反应器反应生成预聚物，后期将预聚物同扩链剂在双螺杆反应器中反应生成TPU，但是后期扩链反应全部通过双螺杆高温反应，导致产生不均一以及不可控的次级反应。同时由于预聚物粘度大，影响计量，操作复杂，清理困难，导致无法得到满意的效果。

德国拜尔公司在专利CN1289561C中公布了一种热塑性聚氨酯弹性体多阶段连续制备技术。该技术主要过程如下：首先将部分多元醇同异氰酸酯由静态混合器混合生成预聚物，然后将该预聚物同剩余多元醇由静态混合器混合后经过管状反应器反应，生成物直接加入到双螺杆的入口处同扩链剂在双螺杆中进行反应，最终将全部物料挤出造粒制得成品TPU。该工艺较传统的双螺杆工艺能够制备组成更加复杂的TPU，但该方法操作工艺繁琐复杂，给实际生产控制方面提出了更高的要求。同时也无法避免后期的高温反应以及交联反应的生成。烟台万华新材料科技有限公司在专利CN101020737中试图通过双阶机延长在螺杆中的停留时间，但是由于高温反应，导致凝胶较多，产品均一性差。

目前的双螺杆工艺以及预聚体工艺均没有有效地对TPU后期反应进行控制，因此容易产生超大分子，产品不均一，容易生成不溶物和凝胶。

实用新型内容：

本实用新型的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种连续法生产热塑性聚氨酯弹性体的系统，主要解决现有的双螺杆工艺以及预聚体工艺连续生产热塑性聚氨酯弹性体由于没有有效地对TPU后期反应进行控制，容易产生超大分子，产品不均一，容易生成不溶物和凝胶等问题。

本实用新型的技术方案是：一种连续法生产热塑性聚氨酯弹性体的系统，其特殊之处在于它包括储料罐、浇注机、挤出机、带式反应器、粉碎机和包装机，所述挤出机和带式反应器之间通过连接器连接；所述挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机，螺杆挤出机提供前期混合和初期反应；所述带式反应器为带加温功能的钢带或者聚四氟乙烯带，带式反应器提供后期反应和结晶。

进一步的，所述单螺杆和双螺杆挤出机均可用于反应挤出，因反应开始物料的混合程度对反应结果影响重大，而挤出机机段主要起着混合物料使物料初期反应的作用，因此挤出机机段最佳选择是双螺杆挤出机；双螺杆挤出机为同向型、异向型、啮合型、非啮合型中的任意一种；优选同向紧密啮合型双螺杆挤出机。

进一步的，所述的连接器为T型口模。              

本实用新型的一种连续法生产热塑性聚氨酯弹性体的系统，适合的TPU可以是任何类型的，如聚酯型TPU，聚醚型TPU，聚碳酸酯型TPU等类型。

采用本实用新型的系统连续生产热塑性聚氨酯弹性体的方法，包括如下工艺步骤：

a前期混合和初期反应，将原料组分按比例计量，由浇注机浇注到挤出机第一加热区，调节挤出机转速和各区的加热温度，第一加热区温度为90℃，其余几个加热区温度为140-180℃，使物料进一步混合均匀,进行初期反应；

b后期反应和结晶，初期反应的物料通过连接器进入带式反应器，带式反应器前段加热，后期冷却，控制各区温度，在带式反应器中进行后期反应和结晶，加热段温度为80-210℃，冷却段温度稳定为70℃，在带式反应器内停留时间为８-30分钟，得到较高分子量的反应完全的片状物；

c成品，将片状物通过粉碎机粉碎，得到成品TPU颗粒，采用包装机进行包装。