[发明专利]一种热塑性聚氨酯弹性体组合物及制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种热塑性聚氨酯弹性体(TPU)组合物及其制备方法，此TPU组合物具有非常优异的压缩强度、压缩永久变形、耐磨性和耐疲劳性能。该TPU组合物主要包含以下原料和工艺制备得到：(1)33‑72质量份的多元醇；(2)3‑20质量份的扩链剂；(3)18‑56质量份的二异氰酸酯；该TPU组合物可采用一步法实验制得。本发明的TPU适用于高压液压用密封件、高性能电梯滚轮、自动扶梯滚轮、吊门滚轮等应用领域。

技术领域

本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体技术领域。具体涉及一种具有高压缩强度、低压缩永久变形、优异耐磨性和耐疲劳性能的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法和用途。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是含有软链段和硬链段的多嵌段聚合物，软链段是由多元醇链节提供，硬链段是由异氰酸酯和扩链剂链节单元提供。此特征赋予了TPU优异的弹性、高机械强度、低压缩永久变形、耐磨和耐疲劳性能等，因此其在工业领域具有重要性和应用广泛性。

目前提高TPU的压缩强度和降低压缩永久变形性能的主旨目标为提高物理或化学交联点，具体主要方法为引入结构更加对称的异氰酸酯，以提高硬链段结构的规整性和结晶性；或者在TPU结构中引入无机硅氧烷类偶联剂。前述两种方法均为引入物理交联点，或者在TPU分子结构中设计含三官能团化合物，在反应时形成化学交联点。

专利CN 101982479A和US20060276612A公开了一种采用苯环直接相连的异氰酸酯TODI，制备了压缩性能优异且耐油、耐热的高性能密封件材料。

专利CN103709721A公开了经硅烷类偶联剂包覆改性的纳米二氧化钛作为压缩性能添加剂，这些纳米无机粒子可以充当成核剂促进TPU材料在成型过程中的结晶，起到物理交联点的作用，提高材料的压缩性能。

专利CN103923291A公开了采用反应型三官能度醇胺、三官能度醇混合扩链，提高分子链间的化学交联作用，可减小材料的压缩永久变形性能。

但上述方法均存在生产工艺复杂困难，加工温度高难操作，价格成本较高，或产品具有收缩缺陷，性能一般等缺点，不能广泛满足高端压缩性能制品领域使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高压缩强度、低压缩永久变形的热塑性聚氨酯弹性体，通过独特的含有环状分子结构的聚酯多元醇软链段分子结构设计，以及通过调整异氰酸酯指数R值来调节聚合物硬链段部分形成化学交联点共同作用来解决普通TPU的压缩性能问题，与普通TPU相比，本发明的热塑性聚氨酯弹性体在25％压缩变形量时的压缩强度可提高约45％，压缩变形可降低约25％。另外作为一种优选的方案，本发明专利中还创新性的使用了完全不同于石化产品生产路线的生物质原料异山梨醇，使得本发明的热塑性聚氨酯弹性体更环保节能。

本发明的另一个目的在于提供所述热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，本发明中创新性的将环状二元醇分子结构直接引入聚酯多元醇中，由于合成聚酯多元醇过程中的酯化反应温度足以将含环状分子结构的二元醇熔化进而反应，最终合成熔点较低且含有环状分子结构的聚酯多元醇，避免了使用含环状分子二元醇做扩链合成TPU时遇到的熔点高难操作的难题。本发明中优选使用的扩链剂HQEE-L、HER-L，丁二醇在30℃下均为液态，方便操作使用。

本发明的再一个目的提供所述热塑性聚氨酯弹性体在高压液压密封件、电梯滚轮、自动扶梯滚轮、吊门滚轮方面的应用。

为达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种热塑性聚氨酯弹性体，其特征在于，该热塑性聚氨酯弹性体包含以下原料制备得到：

(1)33～72质量份的多元醇；

(2)3～20质量份的扩链剂；

(3)18～56质量份的二异氰酸酯。