[发明专利]热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化合物的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体又称聚氨酯热塑性弹性体(Thermoplastic Polyurethane Elastomer，简称TPU)是聚氨酯弹性体的三大类型中的一种，作为一种加热后可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯弹性体，与浇注型聚氨酯弹性体(CPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU)相比较，热塑性聚氨酯弹性体在化学结构上没有或很少化学交联，其分子链基本上是线性的，不过存在一定量的物理交联。

TPU作为一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为分子量在1000-6000的聚酯或聚醚，称为长链，B为含2-12直链碳原子的二醇，称为短键，AB链段间化学结构是二异氰酸酯进行化学结合形成氨基甲酸酯键，通常是用二苯基甲烷二异氰酸酯(纯MDI)连接。

TPU靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。

TPU作为弹性体是介于橡胶和塑料之间的一种材料，其突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能。通常聚酯型TPU同时具备高的硬度、模量和撕裂强度以及拉伸强度，但是聚酯型TPU由于低导电性，其抗静电性能差，而通过添加抗静电剂成分又会导致模塑性差，导致加工成型性能差。

然而，随着TPU材料应用领域越来越广，当其用于电子部件的包装材料、对静电敏感的部件，例如微电子器件、要求静电保护的包装和外壳等，这既需要良好的物理性能，又需要有良好的抗静电性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种热塑性聚氨酯弹 性体及其制备方法。所述的热塑性聚氨酯弹性体不仅具有良好的物理性能，而且还具有良好的抗静电性。

本发明所述的热塑性聚氨酯弹性体，通过使(a)二异氰酸酯、(b)聚酯多元醇和(c)至少一种增链剂反应制备得到；其中所述的聚酯多元醇为二元酸和二元醇的聚酯类；所述元醇具有2-10个碳原子的二元醇，所述二元酸具有4-12个碳原子的直链或支链的二元酸。

其中，所述热塑性聚氨酯弹性体，通过使(a)二异氰酸酯、(b)聚酯多元醇、(c)至少一种增链剂、(d)1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯和(e)催化剂反应制备得到。

其中，所述二异氰酸酯选自4，4-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)、间-亚二甲苯基二异氰酸酯(XDI)、亚苯基-1，4-二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和二环己基甲烷-4，4-二异氰酸酯。优选为MDI或TDI。

其中，所述聚酯多元醇优选为己二酸1，4-丁二醇酯。

其中，所述增链剂是具有2-12个碳原子的二醇；例如：乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，4-环己烷二甲醇、新戊二醇、苯二醇和二甲苯二醇中的至少一种。

其中，所述催化剂选自三乙胺、二甲基环己胺、二辛酸亚锡、二辛酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡中的至少一种。

其中，所述热塑性聚氨酯弹性体还包括另外可用的添加剂。所述的添加剂选自颜料、填料、稳定剂、抗氧剂、增强剂、润滑剂或增塑剂中的至少一种。

本发明的另一方面，还涉及上述热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，准备(a)二异氰酸酯、(b)聚酯多元醇、(c)至少一种增链剂、(d)1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、(e)催化剂和(f)可选的添加剂；将上述组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)依次混合或相互同时混合，得到一种反应混合物，在210-250℃反应制备得到。

通过挤出机制备得到的热塑性聚氨酯为颗粒或粉术形式，而通过常规的注塑或挤出处理，从而得到注塑成型物品和挤出物品，例如所需的薄膜、模塑品等。例如用于电子部件的包装材料、电池隔板、防尘室用品、抗静电衣服和鞋等。

本发明通过在热塑性聚氨酯弹性体原料中引入1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯不仅提高了材料的抗静电性能，而且令人惊奇的是其与其它组分相溶性好，制备得到的抗静电热塑性聚氨酯弹性体还显示出良好的机械性能，例如拉伸强度、极限伸长率，此外还具有优异的耐磨损性能。

具体实施方式