[发明专利]一种热塑性聚氨酯的生产工艺及其生产装置

摘要

本发明公开了一种热塑性聚氨酯的生产工艺，该工艺采用三阶螺杆挤出机的挤出反应，将包括大分子多元醇、小分子扩链剂、异氰酸酯及助剂的原料组分，通过控制各原料组分的预处理及注入方式、各阶螺杆挤出机的反应条件，以制备热塑性聚氨酯。本发明的生产工艺有效控制、强化了合成反应，使制备的热塑性聚氨酯既可以兼顾高粘度、极少的凝胶点、及较低的YI值，又可以加快反应进程，减少熟化期，提高产量。本发明的生产装置借助三个螺杆挤出机按特定排布串联形成的三阶螺杆挤出机，能够有效调节反应速率和反应程度，提高粘度，避免凝胶点的产生，防止物料颜色变黄，最终实现对产品性能的控制，得到具备理想性能的热塑性聚氨酯。 1

主权项

1.一种热塑性聚氨酯的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a、获取各原料组分；所述原料组分包括大分子多元醇、小分子扩链剂、异氰酸酯、及助剂；所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、催化剂、抗水解剂、抗静电剂、加工助剂、颜料、消光剂、防粘连剂、抗菌剂、阻燃剂中的至少一种；

b、采用三阶螺杆挤出机进行挤出反应工艺：

b1、分别对大分子多元醇、小分子扩链剂、异氰酸酯、部分助剂进行预处理，然后注入到第一阶螺杆挤出机内，在设定温度150～250℃、设定转速200～500rpm条件下进行挤出反应，将挤出物注入至第二阶螺杆挤出机；所述预处理方式选择以下方法中的一种；

b1‑1、将大分子多元醇与助剂中熔点低于100℃的抗氧剂、润滑剂预混合，将混合体系预热至100～200℃；将小分子扩链剂预热至40～150℃；将异氰酸酯预热至40～100℃；然后将预热后的大分子多元醇混合体系、小分子扩链剂、异氰酸酯分别经由灌注机注入到第一阶螺杆挤出机内；

b1‑2、将大分子多元醇与部分异氰酸酯制备成预聚物，将助剂中熔点低于100℃的抗氧剂、润滑剂加入到预聚物中，将预聚物混合体系预热至100～200℃；将小分子扩链剂预热至40～150℃；将剩余的异氰酸酯预热至40～100℃；然后将预热后的预聚物混合体系、小分子扩链剂、异氰酸酯分别经由灌注机注入到第一阶螺杆挤出机内；

b1‑3、将大分子多元醇与助剂中熔点低于100℃的抗氧剂、润滑剂，以及小分子扩链剂预混合，将大分子多元醇混合体系预热至100～200℃；将异氰酸酯预热至40～100℃；然后将预热后的大分子多元醇混合体系、异氰酸酯分别经由灌注机注入到第一阶螺杆挤出机内；

b2、将助剂中的其它抗氧化剂、润滑剂，以及催化剂经注料口加入到第二阶螺杆挤出机内，与第一阶螺杆挤出机的挤出物在设定温度150～250℃、设定转速100～240rpm条件下进行挤出反应，将挤出物注入至第三阶螺杆挤出机；

b3、将原料组分中的其它助剂经注料口加入到第三阶螺杆挤出机内，与第二阶螺杆挤出机的挤出物在设定温度150～230℃、设定转速80～200rpm条件下完成挤出反应，得到的挤出物即为热塑性聚氨酯。

2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯的生产工艺，其特征在于：所述大分子多元醇包括聚酯型多元醇、聚醚型多元醇、聚烯烃型多元醇、聚碳酸酯型多元醇、聚丙烯酸酯型多元醇中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯的生产工艺，其特征在于：所述小分子扩链剂为分子量为40～400的端羟基二元醇。

4.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯的生产工艺，其特征在于，所述异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯中的至少一种。

5.一种热塑性聚氨酯的生产装置，其特征在于：包括由三个螺杆挤出机经连接器串联形成的三阶螺杆挤出机，所述第一阶螺杆挤出机和水平地面的夹角为0°～60°，所述第一阶螺杆挤出机和第二阶螺杆挤出机的夹角为90°，所述第二阶、第三阶螺杆挤出机和水平地面的夹角均是0°，所述第二阶螺杆挤出机和第三阶螺杆挤出机的夹角是0°～90°；所述第一阶、第二阶螺杆挤出机均采用双螺杆挤出机，所述第三阶螺杆挤出机采用双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

6.根据权利要求5所述的热塑性聚氨酯的生产装置，其特征在于：所述第一阶、第二阶螺杆挤出机均采用平行同向啮合型双螺杆挤出机，并具备混合元件、剪切元件中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的热塑性聚氨酯的生产装置，其特征在于：所述第三阶螺杆挤出机采用平行型双螺杆挤出机。

8.根据权利要求5所述的热塑性聚氨酯的生产装置，其特征在于：所述第一阶螺杆挤出机包含1～8段，所述第二阶螺杆挤出机包含5～10段，所述第三阶螺杆挤出机包含5～10段。