一种耐高温的热塑性聚氨酯泡沫弹性体及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐高温的热塑性聚氨酯泡沫弹性体及其制备方法，所述热塑性聚氨酯泡沫弹性体按重量份计主要由以下原料制备得到：聚环氧丙烷醚多元醇25～30份、蔗糖聚醚25～30份、六亚甲基二异氰酸酯20～25份、1,2?丙二醇15～20份、纳米TiO2 10～15份、乙醇胺10～15份、硅油5～10份和环戊烷5～10份。本发明利用聚环氧丙烷醚多元醇和蔗糖聚醚的协同作用，结合纳米TiO2，使制得的热塑性聚氨酯泡沫弹性体的耐温度上限达到200～250℃，并且能保持良好的力学性能。
【专利说明】
-种耐高溫的热塑性聚氨醋泡沫弹性体及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于高分子技术领域，设及一种热塑性聚氨醋泡沫弹性体及其制备方法， 尤其设及一种耐高溫热塑性聚氨醋泡沫弹性体及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 热塑性聚氨醋（Thermoplastic Polyurethane，TPU)是一种加热可烙融并且溶剂 可溶解的高分子材料。TPU分子呈线性，分子间很少有交联，玻璃化溫度低，因此具有高强 度、高弹性和优良的耐磨、耐油W及耐低溫特性。
[0003] 热塑性聚氨醋弹性体一般由多异氯酸醋、大分子多元醇及低分子多元醇制备而 成。异氯酸醋与低分子多元醇形成硬段，大分子多元醇构成软段，由于硬段与具有柔顺性的 软段热力学上的不相容导致了微相分离，聚氨醋弹性体的运种结构特点赋予了其优异的性 能，其结构与性能之间的关系受到人们越来越多的关注。
[0004] 硬质聚氨醋泡沫在保溫材料中导热系数最低，保溫效果最好，因此它广泛应用于 冰箱、冷库、建筑板材、保溫管道、冷藏集装箱等的保溫层。
[0005] 硬质聚氨醋泡沫是通过-OH和-NCO相互反应形成-NHCOO-重复结构单元的一类聚 合物，它在120°C W上高溫下会使聚合物的力学性能丧失，所W使用溫度在120°C W上的保 溫管道发泡前，一般需要缠绕玻璃纤维等耐热材料后，再进行聚氨醋发泡。
[0006] 对于制造商来说，降低成本、提高生产效率一直是努力的方向，而硬质聚氨醋泡沫 不耐高溫是导致在耐高溫聚氨醋保溫管道生产过程加入缠绕玻璃纤维等环节的主要因数， 是提高生产成本、降低生产效率的重要原因。
[0007] CN 103613737A公开了一种耐高溫聚氨醋泡沫及其制备方法，所述的耐高溫聚氨 醋泡沫，包括下述重量份的组分:聚酸多元醇:45~60份;异氯酸醋:45~60份;催化剂:0.1 ~0.2份;发泡剂：1~3份;泡沫稳定剂：1~3份;填料:0.25~10份。但该耐高溫聚氨醋泡沫 并不能承受200°C W上的高溫，其应用仍受到较大限制。
【发明内容】
[000引针对现有热塑性聚氨醋泡沫弹性体存在的问题，本发明提供了一种耐高溫热塑性 聚氨醋泡沫弹性体及其制备方法。本发明利用聚环氧丙烷酸多元醇和薦糖聚酸的协同作 用，结合纳米Ti化，使制得的热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐溫度上限达到200~250°C，并且 能保持良好的力学性能。
[0009] 为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0010] 第一方面，本发明提供了一种热塑性聚氨醋泡沫弹性体，所述热塑性聚氨醋泡沫 弹性体按重量份计主要由W下原料制备得到： 聚环氧丙焼離多元醇 25~30份 黯糖聚酸 25~30份 六亚甲基二异氯酸醋 20~25份 1，2-丙二醇 15~20份
[0011] 纳米Ti〇2 10~15份 乙醇胺 10~15份 珪油 5~10饒 环戊焼 5~10份。
[0012] 其中，聚环氧丙烷酸多元醇的重量份可为25份、26份、27份、28份、29份或30份等， 但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行;薦糖聚酸的重量份可为25份、26 份、27份、28份、29份或30份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行； 六亚甲基二异氯酸醋的重量份可为20份、21份、22份、23份、24份或25份等，但并不仅限于所 列举的数值，所列范围内其他数值均可行；1,2-丙二醇的重量份可为15份、16份、17份、18 份、19份或20份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行；纳米Ti化的 重量份可为10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围 内其他数值均可行；乙醇胺的重量份可为10份、11份、12份、13份、14份或15份等，但并不仅 限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行;硅油的重量份可为5份、6份、7份、8份、9份 或10份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行;环戊烧的重量份可为 5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可 行。
[0013] 所述聚环氧丙烷酸多元醇与薦糖聚酸的质量比为1:1。本发明中，聚环氧丙烷酸多 元醇与薦糖聚酸用量比例是本发明的关键因素。
[0014] W下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过 W下技术方案，可W更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0015] 作为本发明优选的技术方案，所述热塑性聚氨醋泡沫弹性体按重量份计主要由W 下原料制备得到： 聚环氧丙焼離多元醇 27份
[0016] 薦糖聚酸 27份 六亚甲基二异氯酸醋 23份 1，2-丙二醇 巧份 納米Ti〇2 巧儉
[0017] 己醇胺 13份 種油 7份 环戊烧 7化。
[0018] 作为本发明优选的技术方案，所述制备热塑性聚氨醋泡沫弹性体原料包括催化 剂、固化剂、增强剂或阻燃剂中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例 有:催化剂和固化剂的组合，固化剂和增强剂的组合，增强剂和阻燃剂的组合，催化剂、固化 剂和增强剂的组合，催化剂、固化剂、增强剂和阻燃剂的组合。
[0019] 作为本发明优选的技术方案，所述催化剂为五甲基二亚乙基=胺或双（二甲基氨 基已基)酸。
[0020] 优选地，所述固化剂为正娃酸乙醋。
[0021 ]优选地，所述增强剂为硫酸领。
[0022] 优选地，所述阻燃剂为憐酸=氯乙醋。
[0023] 第二方面，本发明提供了上述热塑性聚氨醋泡沫弹性体的制备方法，所述方法包 括W下步骤：
[0024] (1)将配方量的聚环氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 揽拌条件下于90~100°C抽真空，得到混合料A;
[0025] (2)将配方量的六亚甲基二异氯酸醋加热至40~45°C后，滴入步骤（1)中得到的混 合料A混合中，再依次添加配方量的纳米Ti化、乙醇胺、硅油和环戊烧于160~180°C下揽拌1 ~化，得到混合料B;
[0026] (3)将步骤（2)得到的混合料B加入双螺杆挤出机中挤出得到TPU颗粒，再将得到 TPU颗粒送入单螺杆挤出机中挤出得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。
[0027] 其中，步骤(1)中的溫度可为90°C、93°C、95°C、97°C或100°C等，但并不仅限于所列 举的数值，所列范围内其他数值均可行;步骤(2)中六亚甲基二异氯酸醋的加热溫度可为40 °(：、41°(：、42°(：、43°(：、44°(：或45°(：等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均 可行；添加配方量的纳米Ti化、乙醇胺、硅油和环戊烧后的揽拌溫度可为160°C、163°C、165 °C、167°C、170°C、173°C、175°C、177°C或180°C等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内 其他数值均可行;揽拌时间可为化、1.5h、化、2.加或化等，但并不仅限于所列举的数值，所 列范围内其他数值均可行;步骤(3)金属模具的加热溫度可为40°C、42°C、44°C、46°C、48°C 或50°C等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围内其他数值均可行;金属模具放入烘箱后 的加热溫度为l〇〇°C、110°C、120°C、130°C、140°C或150°C等，但并不仅限于所列举的数值， 所列范围内其他数值均可行;保溫溫度可为化、3.加或4h等，但并不仅限于所列举的数值， 所列范围内其他数值均可行。
[00%]作为本发明优选的技术方案，步骤（I)中真空条件为压力-0.4~-0.21^^，例如- 0.44化、-0.351^^、-0.31^^、-0.25阳曰或-0.2^曰等，但并不仅限于所列举的数值，所列范围 内其他数值均可行。
[0029] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1)中揽拌速率为1000~1200r/min，例如 10001'/111；[]1、10501'/111；[]1、11001'/111；[]1、11501'/111；[]1或12001'/111；[]1等，但并不仅限于所列举的数 值，所列范围内其他数值均可行。
[0030] 作为本发明优选的技术方案，步骤（2)中揽拌速率为1000~1200r/min，例如 10001'/111；[]1、10501'/111；[]1、11001'/111；[]1、11501'/111；[]1或12001'/111；[]1等，但并不仅限于所列举的数 值，所列范围内其他数值均可行。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0032] 本发明利用聚环氧丙烷酸多元醇和薦糖聚酸的协同作用，结合纳米Ti化，使制得 的热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限达到200~250°C，并且能保持良好的力学性 能，其压缩强度为410MPa，在200°C下96h后的压缩强度可达400MPa，所述热塑性聚氨醋泡沫 弹性体的材料密度为0.化g/m3。
【具体实施方式】
[0033] 为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说 明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本 发明保护范围W权利要求书为准。
[0034] 实施例1:
[0035] 本实施例中制备热塑性聚氨醋泡沫弹性体的原料按重量份计为： 聚环氧两烧醜多元醇 。猜 谎糖聚離 27份 六亚甲基二择氯酸醋 23份 1,2-丙二醇 17份
[0036] 纳米TiO: 13粉 己醇滕 巧份 插油 7份 环戊烧 7份。
[0037] 所述聚环氧丙烷酸多元醇与薦糖聚酸的质量比为1:1。
[0038] 制备方法为：
[0039] (1)将配方量的聚环氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 揽拌条件下于95°C抽真空至-0.3kPa，得到混合料A;
[0040] (2)将配方量的六亚甲基二异氯酸醋加热至43°C后，滴入步骤（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的纳米Ti化、乙醇胺、硅油和环戊烧于170°C下揽拌化，得到混 合料B;
[0041] (3)将步骤（2)得到的混合料B加入双螺杆挤出机中挤出得到TPU颗粒，再将得到 TPU颗粒送入单螺杆挤出机中挤出得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。
[0042] 所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限达到200~250°C，并且能保持良好 的力学性能，其压缩强度为410MPa，在200°C下96h后的压缩强度可达400MPa，所述热塑性聚 氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.化g/m3。
[0043] 实施例2:
[0044] 本实施例中制备热塑性聚氨醋泡沫弹性体的原料按重量份计为： 聚环氧两烧醜多元醇 25份 谎糖聚離 25份 六亚甲基二异氯酸醋 20僚 1,2-丙二醇 15份
[0045] 纳米Ti〇2 10份 己醇滕 10份 插油 5份 环戊烧 5债。
[0046] 所述聚环氧丙烷酸多元醇与薦糖聚酸的质量比为1:1。
[0047] 制备方法为：
[004引（1)将配方量的聚环氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 揽拌条件下于100°C抽真空至-0.2kPa，得到混合料A;
[0049] (2)将配方量的六亚甲基二异氯酸醋加热至45°C后，滴入步骤（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的纳米Ti化、乙醇胺、硅油和环戊烧于180°C下揽拌化，得到混 合料B;
[0050] (3)将步骤（2)得到的混合料B加入双螺杆挤出机中挤出得到TPU颗粒，再将得到 TPU颗粒送入单螺杆挤出机中挤出得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。
[0051] 所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限达到200~250°C，并且能保持良好 的力学性能，其压缩强度为407MPa，在200°C下96h后的压缩强度可达398MPa，所述热塑性聚 氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.53kg/m3。
[0化2] 实施例3:
[0053]本实施例中制备热塑性聚氨醋泡沫弹性体的原料按重量份计为： 聚环氧丙焼離多元醇 30份 谎糖聚離 30份 六亚甲基二异氯酸醋 25份 1，2-丙二醇 20份
[0化4] 納米Ti〇2 15份 己醇胺 15份 種油 10份 环戊烧 10份。
[0055]所述聚环氧丙烷酸多元醇与薦糖聚酸的质量比为1:1。
[0化6]制备方法为：
[0057] (1)将配方量的聚环氧丙烷酸多元醇、薦糖聚酸和1,2-丙二醇依次加入容器中，在 揽拌条件下于90°C抽真空至-0.4kPa，得到混合料A;
[005引（2)将配方量的六亚甲基二异氯酸醋加热至40°C后，滴入步骤（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的纳米Ti化、乙醇胺、硅油和环戊烧于160°C下揽拌化，得到混 合料B;
[0059] (3)将步骤（2)得到的混合料B加入双螺杆挤出机中挤出得到TPU颗粒，再将得到 TPU颗粒送入单螺杆挤出机中挤出得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。
[0060] 所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限达到200~250°C，并且能保持良好 的力学性能，其压缩强度为406MPa，在200°C下96h后的压缩强度可达395MPa，所述热塑性聚 氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.56kg/m3。
[0061] 对比例1:
[0062] 除了聚环氧丙烷酸多元醇为其他常规聚酸多元醇外，其他物料用量与制备步骤均 与实施例1中相同，制得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热 溫度上限仅为180°C，其压缩强度为356MPa，在200°C下9加后的压缩强度仅为312MPa，所述 热塑性聚氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.45kg/m3。
[0063] 对比例2:
[0064] 除了薦糖聚酸为其他常规聚酸外，其他物料用量与制备步骤均与实施例1中相同， 制得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限仅为170 °C，其压缩强度为343MPa，在200°C下96h后的压缩强度仅为295MPa，所述热塑性聚氨醋泡沫 弹性体的材料密度为0.44kg/m3。
[00化]对比例3:
[0066]除了聚环氧丙烷酸多元醇与薦糖聚酸的质量比不为1:1，为4:1外，其他物料用量 与制备步骤均与实施例1中相同，制得到热塑性聚氨醋泡沫弹性体。所得热塑性聚氨醋泡沫 弹性体的耐热溫度上限仅为190°C，其压缩强度为401MPa，在200°C下96h后的压缩强度仅为 384MPa，所述热塑性聚氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.43kg/m3。
[0067] 对比例4:
[0068] 除了不添加纳米Ti化外，其他物料用量与制备步骤均与实施例1中相同，制得到热 塑性聚氨醋泡沫弹性体。所得热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限仅为180°C，其压缩 强度为353M化，在200°C下9加后的压缩强度仅为298MPa，所述热塑性聚氨醋泡沫弹性体的 材料密度为〇.41kg/m3。
[0069] 综合实施例1-3和对比例1-4的结果可W看出，本发明利用聚环氧丙烷酸多元醇和 薦糖聚酸的协同作用，结合纳米Ti化，使制得的热塑性聚氨醋泡沫弹性体的耐热溫度上限 达到200~250°C，并且能保持良好的力学性能，其压缩强度为410MPa，在200°C下96h后的压 缩强度可达400MPa，所述热塑性聚氨醋泡沫弹性体的材料密度为0.化g/m3。
[0070]
【申请人】声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程， 但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细 工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的 保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种热塑性聚氨酯泡沫弹性体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯泡沫弹性体按重量 份计主要由以下原料制备得到： 聚环氧丙烷醚多元醇 25~30份 蔗糖聚醚 25~30份 六亚甲基二异氰酸酯 20~25份 1,2-丙二醇 15~20份 纳米Ti02 10~15份 乙醇胺 10~15份 硅油 5~10份 环戊烷 5~10份。2. 根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯泡沫弹性体，其特征在于，所述聚环氧丙烷醚多 元醇与蔗糖聚醚的质量比为1:1。3. 根据权利要求1或2所述的热塑性聚氨酯泡沫弹性体，其特征在于，所述热塑性聚氨 酯泡沫弹性体按重量份计主要由以下原料制备得到： 聚环氧丙烷醚多元醇 27份 蔗糖聚醚 27汾 六亚甲基二异氰酸酯 23份 1,2-丙二醇 17份 纳米?〇2 13份 乙醇胺 13汾 硅油 7份 环戊烷 7汾。4. 根据权利要求1-3任一项所述的热塑性聚氨酯泡沫弹性体，其特征在于，所述制备热 塑性聚氨酯泡沫弹性体原料包括催化剂、固化剂、增强剂或阻燃剂中任意一种或至少两种 的组合。5. 根据权利要求4所述的热塑性聚氨酯泡沫弹性体，其特征在于，所述催化剂为五甲基 二亚乙基三胺或双(二甲基氨基已基)醚； 优选地，所述固化剂为正硅酸乙酯； 优选地，所述增强剂为硫酸钡； 优选地，所述阻燃剂为磷酸三氯乙酯。6. 根据权利要求1-5任一项所述的热塑性聚氨酯泡沫弹性体的制备方法，其特征在于， 所述方法包括以下步骤： (1) 将配方量的聚环氧丙烷醚多元醇、蔗糖聚醚和1，2_丙二醇依次加入容器中，在搅拌 条件下于90~100 °C抽真空，得到混合料A; (2) 将配方量的六亚甲基二异氰酸酯加热至40~45°C后，滴入步骤（1)中得到的混合料 A混合中，再依次添加配方量的纳米Ti02、乙醇胺、硅油和环戊烷于160~180°C下搅拌1~ 3h，得到混合料B; (3) 将步骤(2)得到的混合料B加入双螺杆挤出机中挤出得到TPU颗粒，再将得到TPU颗 粒送入单螺杆挤出机中挤出得到热塑性聚氨酯泡沫弹性体。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中真空条件为压力-0.4~- 0.2kPa〇8. 根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)中搅拌速率为1000~ 1200r/min〇9. 根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌速率为1000 ~1200r/min〇
【文档编号】C08J9/14GK105924614SQ201610402912
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】何建雄, 王良, 王一良
【申请人】东莞市吉鑫高分子科技有限公司