[发明专利]一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。本发明采用新思路，规避了依靠单一R值来控制聚氨酯弹性体分子量的弊端，虽在前期制备一定分子量的不同基团封端的热塑性聚氨酯弹性体时同样会受到设备计量精确度及水分等因素的影响，但在经过后期二次聚合后，分子量相应前期产品会显著增加，对粘度及力学性能的提高效果明显；本发明生产工艺简单，可操作性强，制备的热塑性聚氨酯弹性体的绝对数均分子量在80,000g/mol以上(GPC，光散射法)。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体是一种嵌段式线性大分子，其主要由二异氰酸酯和小分子扩链剂反应所形成的硬段、及由二异氰酸酯和低聚物多醇反应形成的软段组成，其硬度取决于硬段的含量。异氰酸酯指数R值指的是异氰酸酯基与羟基的比例。当R＞1时，往往制备出以异氰酸酯基封端的热塑性聚氨酯弹性体，而当R1时，往往制备出以羟基封端的热塑性聚氨酯弹性体。理论上R值越接近于1，热塑性聚氨酯弹性体的分子量越高。

现有常用于制备热塑性聚氨酯弹性体的方法主要包括两种：一种是一步法，即将二异氰酸酯、低聚物多醇及小分子扩链剂直接共混后通过双螺杆挤出机连续反应工艺来完成；另一种是两步法，即通过将二异氰酸酯、低聚物多醇及小分子扩链剂直接共混后浇铸到输送带上，经过高温烘箱道熟化反应后再经过粉碎造粒来完成。热塑性聚氨酯弹性体的分子量主要通过控制R值来达到，但由于存在设备计量的误差、原料中的水分等因素的影响，往往无法达到较高的分子量及稳定的生产。

热塑性聚氨酯弹性体应用广泛，同时兼具橡胶的高弹性及塑料的加工性，与橡胶类弹性体相比，热塑性聚氨酯弹性体具有高强度、高耐磨、高硬度及耐臭氧等特点。另外热塑性聚氨酯弹性体可溶于DMF等溶剂，为溶涂等加工工艺提供可行性。

对于部分要求高物性、高粘度弹性体的应用领域，高分子量热塑性聚氨酯弹性体有着明显的优势，其本身具备聚氨酯弹性体的性能特点、原材料的多样化、性能调整及改善的便利性等使其可适应多样化的应用。另外，随着人们环保意识的增强，热塑性聚氨酯弹性体与其他普通弹性体相比有着明显的优势。

专利CN1 02260367 A涉及了一种热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，其先将低聚物多元醇、二异氰酸酯及小分子二醇扩链剂在双螺杆预混机中混合，制备具有一定粘度和分子量的预聚物，再注入双螺杆反应挤出机中制备热塑性聚氨酯弹性体。其和普通的一步法连续生产工艺原理相同，均是几种原料混合后进行一步反应。

专利CN1 662605A涉及了一种采用热塑性聚氨酯聚合物和具有能够与异氰酸酯反应的官能团的另一种聚合物如聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)聚合物通过反应性挤出制备复合材料的方法。该专利涉及的共混对象是聚(乙烯醇)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)和其共聚物、聚(丙烯酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚酰胺、聚(乙烯-共-乙酸乙酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(甲醛)、共聚酯、共聚酰胺、聚(丙烯酸酯)和聚(丙烯酸烷基酯)等非聚氨酯聚合物，并需额外添加多异氰酸酯化合物，其旨在通过键接反应提高热塑性聚氨酯弹性体与其他聚合物的相容性，此方法虽同样可提高熔体强度和力学性能，但其可能存在部分交联或支化结构，影响聚合物的线性结构，进而影响加工性能。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高性能热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，步骤如下：

(1)将低聚物多元醇、小分子扩链剂、二异氰酸酯和助剂混合，制备得到以羟基封端的热塑性聚氨酯弹性体，再加入热塑性聚氨酯弹性体重量0-30％的阻燃剂；所得以羟基封端的热塑性聚氨酯弹性体的异氰酸酯指数R₁值控制在0.85≤R₁≤1，硬段含量为30-50％；