本发明涉及一种TPU材料及其制备工艺，尤其涉及一种TPU合金材料及其制备工艺，属于高分子材料
技术领域：
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背景技术：
：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类加热可以塑化，化学结构上没有或很少有化学交联的聚氨酯，在宽广的硬度范围内具有高强度、高模量、较好的弹性、优良的耐磨性和良好的耐油性。由于TPU在弹性、耐磨性等方面的优异表现通常可以用于改善其它材料的性能。但热塑性聚氨酯弹性体(TPU)与聚丙烯(PP)、SEBS、EVA、乙烯-辛烯共聚物(POE)等进行改性时存在相容性差的问题，需要使用相容剂，一般的方法是先合成TPU，将改性材料接枝上相容剂，如SEBS-g-MAH，EVA-g-MAH，POE-g-MAH等，然后将改性材料、TPU在高速混合机中混合均匀后通过双螺杆挤出机挤出后进行造粒。由于相容剂中接枝率一般很低，且为物理相容，一般需要较大量的相容剂才能取得比较好的效果，同时对生产工艺和设备要求较高。技术实现要素：本发明针对现有TPU改性材料的制备工艺存在的不足，提供一种原位增容制备TPU合金材料的工艺。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将100重量份的TPU原料经预混后加入到双螺杆挤出机的进料口，将5-95重量份的合金组分和0.1-10重量份的双活性物质通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中，二者无先后顺序，0.1-5重量份的助剂加入到TPU原料中或合金组分与双活性物质的混合物中，其中，所述合金组分为聚烯烃材料、具有反应活性的热塑性高分子材料中的一种，所述双活性物质为既含有能与TPU原料反应的基团又含有能与所述合金组分反应的基团的物质，所述助剂包括引发剂；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为50-250℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。进一步，所述的双活性物质为含有酸酐基团、羧基-COOH、羟基-OH、氨基-NH或-NH2、异氰酸酯基-NCO、环氧基团中的一种或多种的化合物。进一步，所述的双活性物质为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸酰胺、烯丙基聚乙二醇、氨基酸、环氧树脂中的一种。进一步，所述具有反应活性的热塑性高分子材料是指聚酰胺、ABS树脂、TPE、聚丙烯酸酯中的一种。进一步，所述的聚烯烃材料为SEBS、SBS、PP、PE、EVA、POE、EPDM中的一种。进一步，所述的TPU原料包括聚合物多元醇、扩链剂和异氰酸酯。进一步，所述的聚合物多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯二醇中的一种或多种的复配，所述的扩链剂为含12个以下碳原子的小分子二元醇或二元胺类。进一步，所述的扩链剂为乙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、二乙二醇、三乙二醇、新戊二醇、一缩二丙二醇中的一种或多种的复配；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、二环己基甲烷二异氰酸酯H12MDI、异弗尔酮二异氰酸酯IPDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI中的一种或多种的复配。进一步，所述的助剂还包括抗氧剂、润滑剂和耐UV助剂。进一步，步骤2)中所述螺杆挤出机的转速控制为80-400rpm，降温区温度控制为90-110℃。本发明的有益效果是：1)TPU与合金材料之间通过双活性物质的化学键连接，从根本上解决了TPU与合金材料的相容性问题，使得产品既具有TPU优良的力学性能、耐磨性能、耐化学性能、耐高低温性能、易加工性能等各方面的性能，也能提高与其他材料的结合性能，并能够提高最终制品的性能。2)TPU的合成、双活性组分的原位增容过程、TPU与合金材料的混合过程，均在双螺杆反应挤出过程中一步实现，简化了生产工艺流程。具体实施方式以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例1：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将分子量为2000g/mol的聚酯多元醇68份、BDO6份、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI26份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将95份SEBS(岳阳石化的YH-503T)、MAH(马来酸酐)10份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.1份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-200℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为75A，拉伸强度为10.2MPa，DIN磨耗为55mm3，落球回弹为55％。实施例2：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.3份的1010、0.2份的1076、0.5份的B900、0.3份的E蜡、0.2份的油酸酰胺加入到分子量为1500g/mol的聚酯多元醇55份、BDO7份、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI38份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将75份SEBS(科腾的G1650)、MAH(马来酸酐)5份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.2份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为50-250℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为82A，拉伸强度为9.9MPa，DIN磨耗为43mm3，落球回弹为50％。实施例3：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.3份的1010、0.1份的1076、0.7份的B900、0.2份的硬脂酸酰胺、0.4份的EBS加入到70重量份的分子量为1800g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO5份、甲苯二异氰酸酯TDI25份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将65份EVA(三井化学的150Y)、丙烯酸0.1份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.1份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-180℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为81A，拉伸强度为12.9MPa，DIN磨耗为66mm3，落球回弹为53.9％。实施例4：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.35份的1010、0.2份的1098、0.2份的770、0.4份的2020、0.4份的油酸酰胺、0.1份的硬脂酸酰胺加入到45重量份的分子量为1000g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO8份、甲苯二异氰酸酯TDI47份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将34份POE(Dow化学的8130)、丙烯酸酰胺0.5份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.15份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-170℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为79A，拉伸强度为7.6MPa，DIN磨耗为44.2mm3，落球回弹为59.1％。实施例5：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.35份的1010、0.2份的1098、0.3份的770、0.2份的2020、0.4份的油酸酰胺、0.1份的硬脂酸酰胺加入到45重量份的分子量为1800g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO8份、六亚甲基二异氰酸酯HDI47份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将45份POE(Dow化学的8130)、丙烯酸酰胺1.5份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.25份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-170℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为73A，拉伸强度为13.4MPa，DIN磨耗为56.1mm3，落球回弹为53.1％。实施例6：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.55份的1010、0.2份的1098、0.25份的770、0.5份的2020、0.4份的油酸酰胺、0.1份的硬脂酸酰胺加入到45重量份的分子量为1800g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO8份、六亚甲基二异氰酸酯HDI47份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将5份聚酰胺、甲基丙烯酸甲酯0.1份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)1份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-170℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为78A，拉伸强度为13.4MPa，DIN磨耗为56.1mm3，落球回弹为52.9％。实施例7：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.55份的1010、0.2份的1098、0.25份的770、0.5份的2020、0.4份的油酸酰胺、0.1份的硬脂酸酰胺加入到45重量份的分子量为1800g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO8份、六亚甲基二异氰酸酯HDI47份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将75份ABS树脂、丙烯酸丁酯6份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)1份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-170℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为78A，拉伸强度为13.4MPa，DIN磨耗为56.1mm3，落球回弹为52.9％。实施例8：一种原位增容制备TPU合金材料的工艺，包括如下步骤：1)将0.55份的1010、0.2份的1098、0.25份的770、0.5份的2020、0.4份的油酸酰胺、0.1份的硬脂酸酰胺加入到45重量份的分子量为1800g/mol的聚醚多元醇中，后与BDO8份、六亚甲基二异氰酸酯HDI47份置于反应釜内预混合，后加入到双螺杆挤出机的进料口，将25份TPE、环氧树脂2份和引发剂DCP(过氧化二异丙苯)0.8份通过侧喂料注入到双螺杆挤出机中；2)控制双螺杆挤出机的反应区温度为140-170℃，降温区温度为90-110℃，挤出后的物料经水下切割造粒；3)将步骤2)所得的造粒后的产品干燥，即得。本实施例所制备的TPU改性材料，其硬度为82A，拉伸强度为13.3MPa，DIN磨耗为56.1mm3，落球回弹为53.5％。将实施例3中所得到的TPU合金材料应用于EVA发泡中制得EVA发泡材料，与单独将TPU和EVA-g-MAH制得的EVA发泡材料相比，其结果如表1所示。表1：本发明工艺所得材料与传统工艺制得材料的性能测试数据单位实施例3传统工艺拉伸强度MPa8.46.1撕裂强度KN/m13.210.2落球回弹％69.263.6压缩永久变形％26.333.2由表1中数据可以看出，本发明的TPU材料得到的EVA发泡材料在拉伸强度上可以提高2.3MPa，撕裂强度可以提高3KN/m,落球回弹可以提高5.6％，压缩永久变形可以降低6.9％，由此数据可以看出本专利的工艺与传统工艺相比在提升最终制品性能方面具有比较明显的优势。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3