专利名称：一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的制备的制作方法
一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的制备本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)技术领域，具体的说是一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方和生产工艺。热塑性聚氨酯弹性体英文名称是Thermoplastic Polyurethane，简称TPU，它与浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、混炼型聚氨酯弹性体(MPU)是聚氨酯弹性体的三大类型。TPU是一类加热后可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯弹性体，与浇注型聚氨酯弹性体(CPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU)相比较，TPU在化学结构上没有或很少有化学交联，其分子链基本上是线性的，但存在一定量的物理交联。对TPU研究最早的企业是德国的Bayer公司，然而作为正式商品化的产品都是由美国的Goodrich化学公司(现在叫Lubrizol)于1958年最先推出，商品名称“Estane”。 在亚洲，首先学习并生产TPU的是日本，而后我国台湾也于20世纪80年代后期从日本引进技术开始工业化生产。国内从八十年代初开始科技攻关，尤其是21世纪第一个十年，国内科研、生产、设备制造等企业进步明显，但由于TPU技术门槛较高，尽管国内企业在引进国外人才和技术，但与国外大公司相比还是有一定的差距。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂共同反应生成的线性高分子材料。它在分子组成上以重复氨基甲酸酯基团为特征，同时含有脲基甲酸酯、缩二脲、及酯键、醚键等其它基团；从分子结构上看，它由刚性链段与柔性链段交替构成，其中刚性链段是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的，柔性链段则是由二异氰酸酯和大分子多元醇反应得到的。这种特殊的分子结构使TPU具有其它各类热塑性弹性不可比拟的优良性能。TPU具有优良的耐磨性能，抗撕裂性强，弯曲性能优秀，抗张强度及断裂伸长率高， 耐低温_40°C、耐高温120°C以上，长期压缩变形率低，耐油及脂肪族碳氢溶剂，对氧和臭氧有抵抗性耐老化等特性。是介于橡胶和塑料之间的一种新型环保材料，弹性模量介于橡胶和塑料之间，橡胶的弹性模量通常在1 lOMpa，TPU在10 lOOOMpa，塑料(尼龙，ABS, PC,P0M)在1000 10000Mpa。TPU的硬度范围相当宽，从Shore A 55 Shore D 80并且在整个硬度范围内具有高弹性。TPU材料具有极为优越的性能，冲击强度极大，达IOOOMPa以上；其拉伸强度达 50MPa，拉伸伸长率可达500%以上；玻璃化温度达150°C ；其磨耗值极低，耐油性好，长期在油中浸泡不变质；弹性好，比橡胶高数倍；其表面光洁度好；耐磨损，耐折断好，TPU的管子可以来回折弯5万次不变形，TPU做鞋底可以折弯2万次不断裂。本发明引进国外先进设备，自动化连续生产，满足工艺要求。当然为使TPU制品满足实际使用的要求，技术人员在合成TPU之前要进行原料筛选和分子设计。TPU分子的结构参数包括软段分子量、软段浓度、硬段分子量、硬段浓度、 异氰酸酯指数、TPU的聚合度，这些结构参数确定了，材料的物理机械性能也就基本确定了。
晶点是薄膜加工上普遍存在的技术难题，对透明薄膜来说，晶点明显影响薄膜的外观，所以显得尤为重要。晶点所造成的废次品，是薄膜工业的一项大比例损耗。因此控制晶点的产生，消除晶点的成因，是TPU工厂和下游加工企业尤其是薄膜加工企业的重要技术和工艺环节。本发明对晶点做过无数次分析验证，“晶点”实际上是“机械杂质”或“过度聚合物”。“机械杂质” 一般由TPU制造和加工过程中带入，做好制程管理和清理工作即可改善； “过度聚合物”一般是指MDI 二聚或多聚体、或者是副反应产生的脲、缩二脲等高熔点分子， 在薄膜加工时，晶点部位的聚合物不能与周围的同种聚合物相互均勻分散混合而过早结块硬化，因此会在薄膜表面形成粒状或箭头状斑痕，行业上习惯称之为“晶点”。晶点产生原因主要归纳如下(1)机械杂质的带入。所以制程管理上要做好定期清理。本发明未作详细叙述。(2)聚合物中残留的催化剂。本发明优选钛系和铋系的环保型催化剂，提高反应效率降低催化剂残留。(3)聚合物低分子或熔体粘滞于生产设备钢铁表面，导致的过度聚合或碳化而产生的晶点。本发明优选润滑剂体系，包括在润滑剂的选择和添加方式上创新。TPU薄膜是在TPU颗粒料的基础上，通过压延、流延、吹膜、涂覆等工艺制成薄膜。 对比专利号200910201089. 7《热塑性聚氨酯弹性体及其制造方法》发明专利，本发明侧重高档级聚酯或聚醚型薄膜级热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的配方和制备工艺，在制造配方和生产工艺上进行改进和提升。本发明的目的是解决现有技术在制备TPU过程中会产生晶点的缺陷，提供一种新的TPU配方以及采用新的双螺杆挤出机组合、干燥熟化工艺和新的添加顺序的制备工艺。为实现上述目的设计一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于该配方按添加时机先后分为五个部分，其具体的物质和占配方总质量的百分比如下，第一部分，45 % 75 %的温度为85 95 °C的聚合物多元醇；0. 2 % 1 %的抗氧剂；0. 05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂；0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂； 0. 2% 1. 5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂；0. 0001% 0. 02%的环保催化剂；0 2%的其他助剂，第二部分，20% 40%的温度为55 65°C的二异氰酸酯，第三部分，4% 10%的温度为55 65°C的1，4_ 丁二醇，第四部分，0. 05% 0. 675%的硬酯酰胺蜡类滑剂，第五部分，0. 01% 0. 375%的硬酯酰胺蜡类滑剂；0. 05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂；0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂。所述的环保型催化剂是指钛系或铋系催化剂。所述的其他助剂是成核剂和/或耐黄变剂。所述的聚合物多元醇为分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯多元醇、分子量为 3000的聚己二酸乙二醇丁二醇酯多元醇、分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇中的一种或多种。
所述的抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂，具体为β -(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四〔β-(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、二 [(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸]季戊四醇酯。所述的苯并三唑类紫外线吸收剂是2-以’_羟基-3’ -叔丁基5’ -丙酸辛酯)_苯
并三唑。所述受阻胺类光稳定剂为二 0，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。本发明还包括一种用上述配方制造聚氨酯弹性体的方法，包括单螺杆混合装置， 同向双螺杆连续反应挤出机、干燥设备，所述的双螺杆连续反应挤出机内包括输送原件、捏合原件以及混合原件，其特征在于将所述的组分经过预混、混合、反应、干燥熟化步骤得到所述的透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体，其具体步骤如下，预混将0. 2 % 1 %的抗氧剂、和0. 05 % 0. 5 %的受阻胺类光稳定剂、和 0.1^-0.5%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 2 % 1. 5 %的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 0001% 0. 02%的环保催化剂、和0 2%的其他助剂一并加入到45% 75% 的温度为85 95°C的聚合物多元醇中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与20% 40%的温度为55 65°C的二异氰酸酯通过质量流量计测量后灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的反应混合物同4% 10%的温度为55 65°C的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C时，加入0. 05% 0. 675%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，将所述的反应产出进行水下切粒和脱水得到产物粒子，干燥熟化将所述的产物粒子输送到干燥槽内，将0. 01% 0. 375%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂、和0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物。所述的干燥设备采用立式自转和公转螺旋搅拌，干燥源是除湿热风，热风循环干燥除去反应产物中的水份至500ppm以内。所述的干燥熟化步骤，熟化温度优选为80 100°C，熟化时间优选为M 72h。本发明的原理是所述的聚合物多元醇和1，4_ 丁二醇链间，用二异氰酸酯进行化学结合形成氨基甲酸酯键。聚合物多元醇和1，4_ 丁二醇链段可通过调节聚合物多元醇链段分子量或浓度、 1，4_ 丁二醇链段分子量或硬段浓度、异氰酸酯指数、热塑性聚氨酯弹性体的聚合度，制备具有不同物理机械性能的热塑性聚氨酯弹性体。本发明同现有技术相比，区别在于(1)预混装置的创新先将异氰酸酯与聚合物多元醇计量灌注快速预混，然后注入双螺杆，再与扩链剂进行混合反应。该方法能促进分子结构规整排列和分子量分布缩小，汲取预聚法的优点，在一步法上实现。(2)双螺杆挤出机元件组合的创新同向双螺杆连续反应挤出机是理想的TPU反应装置。它具有以下特点①在高温下进行反应，温度约150 250°C、压力4 8MPa，可确保副反应降到最低限度，高压几乎完全抑制带有气体的分解反应；②低分子量齐聚物的质量分数降到最低，如溶液聚合TPU的齐聚物为3.0%，溶液聚合除去溶剂后再挤出为1. 38%，而用双螺杆连续反应产生的齐聚物仅为0. 36% ；③提高螺杆转速到300rpm以上。在双螺杆里可达到2000^以上的速度梯度，捏合次数可达7 15次/s，这样可防止在杆轴和筒壁上粘结反应物，因停留时间过长而产生硬节。④螺杆组件的排列组合的调整，输送段和混炼段的比例决定反应进行的程度和速度。通过螺杆元件的组合，延长反应啮合段长度，兼顾分散混合和分布混合，提高了螺杆停留时间，从而对调节固化时间帮助控制分子反应速度和平稳性意义重大，明显去除了薄膜晶点(fish-eye) ο(3)干燥设备的创新干燥过程不仅仅是除水过程，同时也是后添加助剂吸收、以及后熟化的过程，后熟化能帮助TPU分子进行规整有序排列；干燥槽的设计既要考虑干燥效果，还要考虑搅拌混合效果。采用立式自转和公转螺旋搅拌、以除湿热风作为干燥源，循环除湿利用，节约能源， 并保证干燥后TPU含水率控制在500ppm以内；能充分达到搅拌均勻助剂分散和吸收充分的作用。下游在使用时可以缩短干燥时间降低能耗提高效率，并能促进加工稳定性。(4)助剂添加方式的创新最传统的方法是将所有助剂添加在聚合物多元醇内，其最大的缺点就是影响反应速度，或者产生不必要的副反应。本发明创新的添加方式调整为三步进行第一步是将抗氧剂、光稳定剂和部分相溶性好无副反应的滑剂添加在聚合物多元醇内；第二步是将特殊滑剂添加在挤出机的反应后段，通过高温熔化吸收；第三步是将部分滑剂或光稳定剂添加在TPU干燥槽内，能有效防止TPU板结以及避免不必要的副反应。(5)熟化工艺的创新TPU的再熟化是少量分子继续聚合以及重新规整排列的过程，熟化后TPU分子量会有所升高，有利于后续加工的稳定性和减少薄膜晶点。TPU干燥过程同时也有熟化效果， 干燥包装后在80 100°C下熟化M 72h效果更佳。本发明的优越性在于通过配方的创新，生产出弹性极佳、透明度好、晶点少、防粘性合格的薄膜级产品； 通过设备和工艺的创新，增加二异氰酸酯与聚合物多元醇快速预混的单螺杆装置，以及调整双螺杆挤出机的输送元件、捏合盘元件、混合元件的组合，综合考虑挤出机的分布性混合和分散性混合的效果，以及挤出机停留时间等因素，生产出品质高档和稳定的产品。本发明研发的产品其他特性还包括耐磨性回弹性佳、抗撕裂性强、抗张强度及断裂伸长率高、耐高低温性佳、耐水解性优、对光和氧有很好的耐老化性。可生产出完全合格的TPU产品，技术指标与性能能达到国外一流企业的水平，可以替代进口。
利用本发明方法，还可应用于其他硬度邵A65 邵D80，包括挤出、注塑、压延、流延、吹膜、涂覆产品等。对本发明做进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。这里所述的聚合物多元醇指聚酯多元醇和聚醚多元醇，这对于本领域技术人员是显而易见的。本发明使用的设备包括单螺杆混合装置，同向双螺杆连续反应挤出机、干燥设备， 所述的双螺杆连续反应挤出机内包括输送原件、捏合原件以及混合原件。聚合物多元醇、1，4_ 丁二醇和二异氰酸酯三组分分别储存在不锈钢保温储槽内， 分别在90 士 5°C、60 士 5°C、60 士 5°C下保温储存。实施例1 预混将0. 5%的抗氧剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 01%的环保催化剂一并加入到70%的分子量2000的聚己二酸丁二醇酯多元醇(PBA，羟值56士;3mgK0H/g，酸值 (0. 5mgK0H/g)中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与22%的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的初步反应混合物同4. 5%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm 之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为 1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C 时，加入0. 45%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 05%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物75A。实施例2预混将0. 5%的抗氧剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 01%的环保催化剂一并加入到67%的分子量2000的聚己二酸丁二醇酯多元醇(PBA，羟值56士;3mgK0H/g，酸值 (0. 5mgK0H/g)中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的初步反应混合物同5. 5%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm 之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为 1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C时，加入0. 25%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 25%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物80A。实施例3预混将0. 5%的抗氧剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 4%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 01%的环保催化剂一并加入到68%的分子量3000的聚己二酸乙二醇丁二醇酯多元醇(PEBA，羟值37士angKOH/g，酸值< 0. 5mgK0H/g)进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与23%的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的初步反应混合物同5. 8%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm 之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为 1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C 时，加入0. 36%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 04%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于 500ppm,得到最终产物80A。实施例4预混将0. 5%的抗氧剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 4%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 01%的环保催化剂一并加入到66%的聚己二酸丁二醇酯多元醇(PBA分子量2000，羟值56士;3mgK0H/g，酸值 (0. 5mgK0H/g)和聚己二酸乙二醇丁二醇酯多元醇(ΡΕΒΑ分子量3000，羟值37士^igKOH/ g，酸值< 0. 5mgK0H/g)的混合物中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的反应混合物同6. 7%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为 1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C 时，加入0. 33%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 07%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 15%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物85A。实施例5 预混将0. 5%的抗氧剂、和0. 2%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0.4%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 0001% 0. 02%的环保催化剂一并加入到53. 5%的分子量2000聚己二酸丁二醇酯多元醇(PBA，羟值56 士 ;3mgK0H/g， 酸值< 0. 5mgK0H/g)中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与34%的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的初步反应混合物同9. 5%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm 之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为 1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C 时，加入0. 03%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 01%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 2%的受阻胺类光稳定剂、和0. 25%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物95A。实施例6预混将0. 7%的抗氧剂、和0. 2%的受阻胺类光稳定剂、和0. 3%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和0. 01 %的环保催化剂一并加入到55%的分子量1000的聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG，羟值112士;3mgK0H/g，酸值 (0. 5mgK0H/g)中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与34%的二异氰酸酯通过质量流量计灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的初步反应混合物同7. 2%的1，4_ 丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达 200 250°C时，加入0. 4%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，然后进行水下切粒和脱水，最后，干燥熟化切粒脱水后将TPU粒子输送到干燥槽内，然后将0. 的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 2%的受阻胺类光稳定剂、和0. 3%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物。上述实施例得到的产品特性数据如下。项目单位75A80A85A95A聚醚85A硬度邵八shore A7580859585邵Dshore D---55-色度APHA3030313130MFig/'10min4045454535密度g/cm31. 181. 191. 201. 221. 11应定力伸100%Mpa468187300%Mpa912183217拉伸断裂强度Mpa4045465042断裂伸长率%600550500450500撕裂强度KN/rn7582UO17095透明度mm54445回弹性%40%35°/ 32%30%35%挤出晶点评价内标等级AAAAA
权利要求
1.一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于该配方按添加时机先后分为五个部分，其具体的物质和占配方总质量的百分比如下，第一部分，45% 75%的温度为85 95°C的聚合物多元醇；0.2% 1 %的抗氧剂；0.05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂；0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂；0. 2% 1.5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂；0. 0001% 0. 02%的环保催化剂；0 2%的其他助剂，第二部分，20% 40%的温度为55 65°C的二异氰酸酯，第三部分，4% 10%的温度为55 65°C的1，4-丁二醇，第四部分，0. 05% 0. 675%的硬酯酰胺蜡类滑剂，第五部分，0. 01% 0. 375%的硬酯酰胺蜡类滑剂；0. 05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂；0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂。
2.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述的环保型催化剂是指钛系或铋系催化剂。
3.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述的其他助剂是成核剂和/或耐黄变剂。
4.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述的聚合物多元醇为分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯多元醇、分子量为3000的聚己二酸乙二醇丁二醇酯多元醇、分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇中的一种或多种。
5.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述的抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂，具体为β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、二 [(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸]季戊四醇酯。
6.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述的苯并三唑类紫外线吸收剂是2-(2’ -羟基-3’ -叔丁基5’ -丙酸辛酯)-苯并三唑。
7.如权1所述的一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方，其特征在于所述受阻胺类光稳定剂为二 0，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
8.一种用权1配方制造聚氨酯弹性体的方法，包括单螺杆混合装置，同向双螺杆连续反应挤出机、干燥设备，所述的双螺杆连续反应挤出机内包括输送原件、捏合原件以及混合原件，其特征在于将所述的组分经过预混、混合、反应、干燥熟化步骤得到所述的透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体，其具体步骤如下，预混将0. 2 % 1 %的抗氧剂、和0. 05 % 0. 5 %的受阻胺类光稳定剂、和0. 1 % 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂、和0. 2% 1. 5%的蒙旦蜡和/或芥酸酰胺蜡类滑剂、和 0. 0001% 0. 02%的环保催化剂、和0 2%的其他助剂一并加入到45% 75%的温度为 85 95°C的聚合物多元醇中进行混合，得到聚合物多元醇混合溶液，混合将所述的聚合物多元醇混合溶液与20% 40%的温度为55 65°C的二异氰酸酯通过质量流量计测量后灌注到单螺杆混合装置中进行混合得到初步反应混合物，反应将所述的反应混合物同4% 10%的温度为55 65°C的1，4-丁二醇灌注到同向双螺杆连续反应挤出机中进行反应，反应温度为150 250°C，压力为4 8MPa，螺杆转速在250 350rpm之间，捏合次数在7 15次/s之间，螺杆长径比为48，反应段长度为1561mm，输送段长度为1921. 5mm，在螺杆内的停留时间为67s，在所述挤出机的后段，当熔体温度高达200 250°C时，加入0. 05% 0. 675%的硬酯酰胺蜡类滑剂，在螺杆挤出末端得到反应产物，将所述的反应产出进行水下切粒和脱水得到产物粒子，干燥熟化将所述的产物粒子输送到干燥槽内，将0. 01% 0. 375%的硬酯酰胺蜡类滑剂、和0. 05% 0. 5%的受阻胺类光稳定剂、和0. 0. 5%的苯并三唑类紫外线吸收剂加入到干燥设备的干燥槽内，搅拌混合，并在80 120°C之间进行干燥和熟化，直到反应产物的含水率低于500ppm，得到最终产物。
9.如权8所述的制造聚氨酯弹性体的方法，其特征在于所述的干燥设备采用立式自转和公转螺旋搅拌，干燥源是热风。
10.如权8所述的制造聚氨酯弹性体的方法，其特征在于所述的干燥熟化步骤，熟化温度为80 100°C，熟化时间为M 72h。
全文摘要
本发明涉及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)技术领域，具体的说是一种透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体的配方和生产工艺，将20％～40％的二异氰酸酯、45％～75％的分子量在1000～4000的聚合物多元醇、4％～10％的1，4-丁二醇、0.2％～1％的抗氧化剂、0.2％～1.5％的润滑剂、0.001％～0.02％的环保催化剂、0.2％～1.0％的的紫外线吸收剂、0～0.8％的耐水解剂、0.1％～1％的光稳定剂、0～2％的其他助剂经过预混、反应、切粒脱水、干燥熟化等步骤得到所述的透明薄膜级热塑性聚氨酯弹性体颗粒，本发明通过配方、设备和工艺的创新，解决现有技术在制备TPU过程中会产生晶点的缺陷，综合考虑灌注方式、助剂添加方式、挤出机的分布性混合和分散性混合的效果、以及挤出机停留时间、干燥熟化等因素，生产出品质高档和稳定的产品。
文档编号C08K5/134GK102558830SQ20121003027
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者吴超学, 范年春, 蔡建国, 许海亮, 龙双林 申请人:上海联景高分子材料有限公司