[发明专利]一种含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，其原料包括包封有润滑基础油的聚脲甲醛（PUF）微胶囊以及TPU。制备方法为：步骤1，将热塑性聚氨酯弹性体树脂与包封基础油的聚脲甲醛微胶囊按比例经不良溶剂分散，搅拌使混合均匀，减压抽滤，真空干燥，得到混合粉末；步骤2，将混合粉末倒入单螺杆挤出机的料筒中，设置单螺杆挤出机各区温度，使混合粉末受热熔融；步骤3，在单螺杆挤出螺杆的旋转作用下实现对熔融物料的输送和挤出成型，得到含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料。本发明在保留甚至提高TPU基体材料力学性能的前提下，能够显著地提高TPU的耐摩擦磨损性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体的加工成型方法，特别涉及一种含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPU)具有高模量、高强度、抗氧化、抗潮湿、耐磨、耐化学腐蚀、耐水解、耐髙低温和耐霉菌等特点，因而在鞋材、雨伞、电缆、服装、健身器材、汽车座椅材料、医药卫生材料等许多领域受到广泛应用。随着工业的发展，人们对TPU制品的性能要求也越来越高，一些工业应用领域要求其具有低磨损率、摩擦系数可精准调控以及高的机械性能。由于TPU分子结构中存在强极性基团，在循环交变应力下会积累热量破坏其分子结构，导致摩损率的升高，使得TPU在一些关键的工程领域中应用受限，如传送带或吊装带的应用中TPU达不到预期的抗摩擦性能。

提高聚合物摩擦性能的方法通常有两种，一种是将固体润滑剂填料加入聚合物基体中，提高材料的比刚度、比强度等力学性能，改善抗疲劳性能，从而产生优异的抗磨擦磨损性能；另一种是添加液体润滑剂，通过形成转移膜和降低接触温度减少摩擦磨损。相比之下，液体润滑剂具有更好的润滑效果，能带来更低的摩擦系数和磨损率。但是直接将液体润滑剂加入聚合物基体中，由于液体润滑剂与聚合物分子之间的不相容性，容易造成基体漏油，降低应用时效性以及使复合材料的机械性能变差。将液体润滑剂封装在有机或无机外壳的微胶囊中，并与聚合物基体混合，可以达到在不损坏材料机械性能的前提下降低其摩擦系数的目的。专利公开号为CN112341800A的专利，公开了“一种含油微胶囊与热塑性聚氨酯复合材料弹性体及其制备方法”，其原料包括二异氰酸酯、聚醚多元醇或聚酯多元醇、液体石蜡、正硅酸四乙酯、表面活性剂、扩链剂、催化剂等；采用的方法为原位聚合法，通过浇筑成型得到了以液体石蜡为芯层，硅和聚氨酯为杂化壳层的微胶囊与热塑性聚氨酯复合材料，实现了摩擦系数及磨损量的降低。但上述专利公开的方法过程只适合少量自润滑TPU材料的制备，无法实现大规模的生产和使用。

发明内容

本发明针对目前制备具有优异摩擦学性能以及力学性能的自润滑TPU技术成本高、过程繁琐、不环保、无法规模化生产等问题，提出一种含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料及其熔融加工～成型一体化方法，其特点是以含基础油的聚脲甲醛(PUF)微胶囊为填料，以TPU为基体，通过熔融加工～挤出成型的方法制备具有良好力学性能和自润滑性能的含油PUF微胶囊/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。

本发明采用了如下技术方案：

一种含油微胶囊/热塑性聚氨酯复合材料，包括以下组分：包封基础油的聚脲甲醛微胶囊，热塑性聚氨酯弹性体树脂。

所述包封基础油的聚脲甲醛微胶囊的质量分数为2.5～20wt％。

所述包封基础油的聚脲甲醛微胶囊的质量分数为7.5～12.5wt％。

所述包封基础油的聚脲甲醛微胶囊的芯层材料为润滑油基础油类，壳层材料为热固性交联聚合物聚脲甲醛类。

所述基础油的粘度为7～52mm²/s。

所述热塑性聚氨酯弹性体树脂为聚醚型热塑性聚氨酯弹性体树脂、聚酯型热塑性聚氨酯弹性体树脂、聚己内酯型热塑性聚氨酯弹性体树脂、聚碳酸酯型热塑性聚氨酯弹性体树脂中的至少一种。

所述热塑性聚氨酯弹性体树脂的形状为粉末、粒状、片状中的至少一种。