[发明专利]一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机硅改性的TPU复合材料及制备方法。本发明将笼型倍半硅氧烷‑水滑石复合物引入聚己二酸乙二醇酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、有机物质中加热反应制备有机硅改性的TPU复合材料，有机硅改性的TPU复合材料含有超支化、网状结构，其具有良好的阻燃性能、力学性能、同时改善疏水性能。

技术领域

本发明涉及塑料技术领域，尤其涉及一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethanes，TPU)是一类可加热塑化的弹性聚氨酯，其分子结构是由二异氰酸酯类分子和多元醇共同进行聚合反应得到的嵌段线性高分子；TPU材料的力学性能跨度很大，兼具橡胶与塑料一些优势性能；TPU具有优异的耐低温、耐磨、耐油、耐老化、高回弹率等特点，被广泛应用于工业、生活、医疗、军工等方面具有巨大的引用前景，但是TPU因不存在化学交联结构，因此其机械强度、耐热性及耐水性不尽如意，且TPU属于易燃物质，其极限氧指数(LOI)为16-18％，遇火会迅速燃烧并分解产生大量的烟雾和有毒气体，这些大量的烟雾和有毒气体会使人窒息，对人体呼吸道造成不可逆的伤害，且燃烧过程中极易发生熔滴造成的火焰蔓延，进而带来更大的危害和环境污染。

有机硅物质具有良好的疏水性、热稳定性、耐紫外性、氧化稳定性等性能，将有机硅物质引入热塑性聚氨酯弹性体中弥补聚氨酯物质的性能缺陷，但是其力学性能差、常温不宜固化，使得成本较高。

CN111303618A公开了一种有机硅改性TPU医用导管及其制备方法，本发明属于聚氨酯弹性体技术领域，具体涉及一种有机硅改性TPU医用导管及其制备方法。所述的有机硅改性TPU医用导管，包括TPU材料和聚乙烯吡咯烷酮涂层；所述TPU材料由以下质量份数的原料制成：有机硅改性多元醇49-70份，二异氰酸酯23-40份，扩链剂3-12份，催化剂0.02-0.04份，偶联剂0.1-0.5份。本发明的有机硅改性TPU医用导管，具有优良的机械性能和生物相容性，较高的低温柔韧性、耐水性能、亲水润滑性，同时有机硅在初始原料合成中参与反应，避免了迁移的问题；本发明还提供其制备方法、工艺简单，操作简便。上述制备方法复杂，且未能有效改善TPU阻燃、耐磨及其力学性能。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种有机硅改性的TPU复合材料及其制备方法。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因不存在化学交联结构，因此其机械强度、耐热性及耐水性不尽如意，且TPU属于易燃物质，其极限氧指数(LOI)为16-18％，遇火会迅速燃烧并分解产生大量的烟雾和有毒气体，这些大量的烟雾和有毒气体会使人窒息，对人体呼吸道造成不可逆的伤害，且燃烧过程中极易发生熔滴造成的火焰蔓延，进而带来更大的危害和环境污染。因此本发明人在热塑性聚氨酯弹性体中引入有机硅物质，弥补聚氨酯物质性能的缺陷，同时结合聚氨酯的性质改善有机硅的常温不宜固化的问题；现有技术中采用有机硅改性TPU，采用的方法复杂、繁琐，成本高。

一种有机硅改性的TPU复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将40-50重量份甲醇、5-7重量份30-36wt％的盐酸混合均匀，加热至85-90℃，然后加入2-3.5重量份3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷，保持85-90℃反应48-65h，反应结束后，静置分层，取下层粘稠状液体，依次加入水、甲醇进行洗涤至pH为中性，再旋蒸浓缩，得到巯基笼型倍半硅氧烷。

(2)将聚己二酸乙二醇酯加热至110℃反应120min，得到脱水聚己二酸乙二醇酯；在氩气气氛下，将0.5-1.5重量份巯基笼型倍半硅氧烷、4-6重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、2-3重量份有机物质、1-2重量份聚己二酸乙二醇酯加入80-100重量份溶剂中混合均匀，加热至70-90℃反应100-200min，再以2-3s/滴加入0.5-1重量份扩链剂、0.3-0.6重量份催化剂，保持70-90℃反应150-200min，反应结束后旋蒸去除溶剂，最后室温下固化10-20h，待料块冷却、粉碎后挤出造粒，得到有机硅改性的TPU复合材料。