熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體，首先準(zhǔn)備(a)二異氰酸酯、(b)聚酯多元醇、(c)至少一種增鏈劑、(d)1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、(e)催化劑和(f)可選的添加劑；將上述組分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)依次混合或相互同時(shí)混合，得到一種反應(yīng)混合物，在210-250℃反應(yīng)制備得到。本發(fā)明通過(guò)在熱塑性聚氨酯彈性體原料中引入1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯不僅提高了材料的抗靜電性能，而且令人驚奇的是其與其它組分相溶性好，制備得到的抗靜電熱塑性聚氨酯彈性體還顯示出良好的機(jī)械性能，例如拉伸強(qiáng)度、極限伸長(zhǎng)率，此外還具有優(yōu)異的耐磨損性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子化合物的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種熱塑性聚氨 酯彈性體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚氨酯彈性體又稱(chēng)聚氨酯熱塑性彈性體（ThermoplasticPolyurethane Elastomer，簡(jiǎn)稱(chēng)TPU)是聚氨酯彈性體的三大類(lèi)型中的一種，作為一種加熱后可以塑化、溶 劑可以溶解的聚氨酯彈性體，與澆注型聚氨酯彈性體（CPU)和混煉型聚氨酯彈性體（MPU) 相比較，熱塑性聚氨酯彈性體在化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有或很少化學(xué)交聯(lián)，其分子鏈基本上是線性 的，不過(guò)存在一定量的物理交聯(lián)。
[0003] TPU作為一種（AB)η型嵌段線性聚合物，A為分子量在1000-6000的聚酯或聚醚， 稱(chēng)為長(zhǎng)鏈，B為含2-12直鏈碳原子的二醇，稱(chēng)為短鍵，AB鏈段間化學(xué)結(jié)構(gòu)是二異氰酸酯進(jìn)行 化學(xué)結(jié)合形成氨基甲酸酯鍵，通常是用二苯基甲烷二異氰酸酯（純MDI)連接。
[0004] TPU靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián)，隨著溫度的升高或降低，這兩種交 聯(lián)結(jié)構(gòu)具有可逆性。在熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發(fā)之后又有強(qiáng) 的分子間力連接在一起，恢復(fù)原有固體的性能。
[0005] TPU作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料，其突出的特點(diǎn)是耐磨性?xún)?yōu)異、 耐臭氧性極好、硬度大、強(qiáng)度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學(xué)藥品和耐環(huán)境性能。 通常聚酯型TPU同時(shí)具備高的硬度、模量和撕裂強(qiáng)度以及拉伸強(qiáng)度，但是聚酯型TPU由于低 導(dǎo)電性，其抗靜電性能差，而通過(guò)添加抗靜電劑成分又會(huì)導(dǎo)致模塑性差，導(dǎo)致加工成型性能 差。
[0006] 然而，隨著TPU材料應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，當(dāng)其用于電子部件的包裝材料、對(duì)靜電敏 感的部件，例如微電子器件、要求靜電保護(hù)的包裝和外殼等，這既需要良好的物理性能，又 需要有良好的抗靜電性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種熱塑性聚 氨酯彈性體及其制備方法。所述的熱塑性聚氨酯彈性體不僅具有良好的物理性能，而且還 具有良好的抗靜電性。
[0008] 本發(fā)明所述的熱塑性聚氨酯彈性體，通過(guò)使（a)二異氰酸酯、（b)聚酯多元醇和 (C)至少一種增鏈劑反應(yīng)制備得到；其中所述的聚酯多元醇為二元酸和二元醇的聚酯類(lèi)； 所述元醇具有2-10個(gè)碳原子的二元醇，所述二元酸具有4-12個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的二 元酸。
[0009] 其中，所述熱塑性聚氨酯彈性體，通過(guò)使（a)二異氰酸酯、（b)聚酯多元醇、（c)至 少一種增鏈劑、（d)l-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯和（e)催化劑反應(yīng)制備得到。 [0010] 其中，所述二異氰酸酯選自4,4_亞甲基雙（苯基異氰酸酯）（MDI)、間-亞二甲 苯基二異氰酸酯（XDI)、亞苯基-1，4-二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯 (TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯（HDI)和二環(huán)己基甲烷-4,4-二 異氰酸酯。優(yōu)選為MDI或TDI。
[0011] 其中，所述聚酯多元醇優(yōu)選為己二酸1，4- 丁二醇酯。
[0012] 其中，所述增鏈劑是具有2-12個(gè)碳原子的二醇；例如：乙二醇、二甘醇、丙二醇、二 丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、新戊二 醇、苯二醇和二甲苯二醇中的至少一種。
[0013] 其中，所述催化劑選自三乙胺、二甲基環(huán)己胺、二辛酸亞錫、二辛酸二丁基錫、二月 桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫中的至少一種。
[0014] 其中，所述熱塑性聚氨酯彈性體還包括另外可用的添加劑。所述的添加劑選自顏 料、填料、穩(wěn)定齊?、抗氧劑、增強(qiáng)劑、潤(rùn)滑劑或增塑劑中的至少一種。
[0015] 本發(fā)明的另一方面，還涉及上述熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，準(zhǔn)備（a)二異 氰酸酯、（b)聚酯多元醇、（c)至少一種增鏈劑、（d)l-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸 酯、（e)催化劑和⑴可選的添加劑；將上述組分（a)、（b)、（c)、（d)、（e)和⑴依次混合 或相互同時(shí)混合，得到一種反應(yīng)混合物，在210-250°C反應(yīng)制備得到。
[0016] 通過(guò)擠出機(jī)制備得到的熱塑性聚氨酯為顆?；蚍坌g(shù)形式，而通過(guò)常規(guī)的注塑或擠 出處理，從而得到注塑成型物品和擠出物品，例如所需的薄膜、模塑品等。例如用于電子部 件的包裝材料、電池隔板、防塵室用品、抗靜電衣服和鞋等。
[0017] 本發(fā)明通過(guò)在熱塑性聚氨酯彈性體原料中引入1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷 磺酸酯不僅提高了材料的抗靜電性能，而且令人驚奇的是其與其它組分相溶性好，制備得 到的抗靜電熱塑性聚氨酯彈性體還顯示出良好的機(jī)械性能，例如拉伸強(qiáng)度、極限伸長(zhǎng)率，此 外還具有優(yōu)異的耐磨損性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述，但它們并不是限制 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 實(shí)施例以及對(duì)比例所述的熱塑性聚氨酯通過(guò)相互同時(shí)混合得到反應(yīng)混合物，在 反應(yīng)擠出機(jī)中于235-250°C反應(yīng)制備得到，并將其粉碎后，在注塑成型機(jī)中加工試樣，按照 ASTM方法進(jìn)行測(cè)試。原料物質(zhì)如表1-2所示，測(cè)試結(jié)果如表3-4所示。
[0020] 表 1 [00211
【權(quán)利要求】
1. 一種熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：通過(guò)使（a)二異氰酸酯、（b)聚酯多元醇和 (c)至少一種增鏈劑反應(yīng)制備得到；其中所述的聚酯多元醇為二元酸和二元醇的聚酯類(lèi)； 所述二元醇具有2-10個(gè)碳原子的二元醇，所述二元酸具有4-12個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的 二元酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：其是通過(guò)使（a)二異氰 酸酯、（b)聚酯多元醇、（c)至少一種增鏈劑、（d) 1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯和 (e) 催化劑反應(yīng)制備得到；并且所述聚酯多元醇為己二酸1，4_ 丁二醇酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述二異氰酸酯選自4， 4-亞甲基雙（苯基異氰酸酯）（MDI)、間-亞二甲苯基二異氰酸酯（XDI)、亞苯基-1,4-二異 氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯（TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、六亞甲 基二異氰酸酯（HDI)和二環(huán)己基甲烷-4,4-二異氰酸酯；優(yōu)選為1?1或了01。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述增鏈劑是具有2-12 個(gè)碳原子的二醇；例如：乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、1， 3_ 丁二醇、1，5-戊二醇、1，4_環(huán)己烷二甲醇、新戊二醇、苯二醇和二甲苯二醇中的至少一 種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述彈性體是通過(guò)使 MDI、己二酸1，4- 丁二醇酯、1，4- 丁二醇、1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯和催化劑 在210-250°C反應(yīng)制備得到。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述1-乙 基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯的含量為0. 75-1. 5wt%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：還含有三甲基 硅咪唑，且其含量為2.0-2. 5wt%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述彈性體是通過(guò) 18. 8wt%的 MDI、53. 2wt%的己二酸 1，4_ 丁二醇酯、26. 51wt%的 1，4_ 丁二醇、0? 75wt%的 1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、0. 20wt %的二月桂酸二丁基錫、0. 02wt %的有機(jī) 磷酸酯、〇. 〇2wt%的2-羥基苯甲酮和0. 50wt%的碳酸甲乙酯在235-250°C反應(yīng)制備得到。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性聚氨酯彈性體，其特征在于：所述彈性體是通過(guò) 18. 2wt% 的 MDI、51. 8wt% 的己二酸 1，4_ 丁二醇酯、24. 76wt% 的 1，4_ 丁二醇、1. 5wt% 的 1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、0. 20wt %的二月桂酸二丁基錫、0. 02wt %的有機(jī) 磷酸酯、〇. 〇2wt%的2-輕基苯甲酮、1. Owt%的碳酸甲乙酯和2. 5wt%的三甲基娃咪唑在 235-250°C反應(yīng)制備得到。
10. -種熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于：準(zhǔn)備（a)二異氰酸酯、（b)聚 酯多元醇、（c)至少一種增鏈劑、（d) 1-乙基-3-甲基咪唑啉三氟甲烷磺酸酯、（e)催化劑和 (f) 可選的添加劑；將上述組分（a)、（b)、（c)、（d)、（e)和（f)依次混合或相互同時(shí)混合， 得到一種反應(yīng)混合物，在210-250°C反應(yīng)制備得到。
【文檔編號(hào)】C08K5/42GK104341569SQ201310334610
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】陳為民 申請(qǐng)人:福建南光輕工有限公司