一种薄膜级tpu切片的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种使用四氢呋喃和ε -己内酯酯醚共聚二醇，二苯基甲烷二异氰酸 酯，戊二胺，1，4- 丁二醇反应物熔融挤出制备热塑聚氨酯弹性体切片的方法，该切片适合于 制备使用在服装行业的TPU薄膜和纤维。
【背景技术】
[0002] 近年来，热塑性聚氨酯（TPU)越来越多地应用在服装行业中，特别是由透湿性能 优异的TPU制成的薄膜贴附在织物上，能够提供更好的防护性、舒适感和美感。TPU制成的 薄膜不仅具有耐磨、柔韧性好以及高弹特性，而且透湿和防水性能特别优异；复合这种薄 膜的织物既能抵御雨水和寒风的入侵，保护肌体；同时又能让人体的汗液、汗及时排出， 从而使人体保持干爽和温暖，目前其市场容量急剧增加。从主原料类型上来说，这种TPU 切片上来说是聚醚型。
[0003] 实际生产中发现，这种TPU薄膜贴附在织物上的粘合强度较差。其主要原因可能 是TPU中醚键含量较高，聚合物的熔融性能变差，所以在热塑状态下与其他物质的融合均 一"性降低。
[0004] 有文献报道，为解决聚醚型TPU的熔融性能，添加了低熔点的聚酯类的二元醇或 聚合物。但毕竟从微观角度而言，聚醚和聚酯并没有真正的结合在一起，没有从根本过上改 变这种TPU切片的性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种薄膜级TPU切片的制备方 法，利用本方法制备得到的TPU切片，邵氏硬度为80~90Α，断裂伸长达到650~700%，断裂强 度达到70~75Mpa，性能优异。
[0006] 本发明是通过以下技术方案予以实现的。
[0007] -种薄膜级TPU切片的制备方法，其制备方法如下： (1) 将四氢呋喃和ε -己内酯酯醚共聚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯在匀化机内混 合，然后进入预聚反应器得预聚物；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯中异氰酸酯与二醇的摩尔 比为1. 8: 1，酯醚共聚二醇的含水量小于等于0. 01% ;预聚反应器的反应温度为80~85°C，反 应时间为90~120min ; (2) 预聚物进入预聚物冷却器，冷却至5~10°C，进入匀化机与2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初级物料，所述预聚物、2-甲基-戊二胺，1，4 丁二醇的质量比为100:0. 8:5 ; (3) 初级物料混合后进入聚合反应器得次级物料，所述聚合反应器前半段温度由KTC 上升到80°C，停留时间为20分钟，而在聚合反应器后半段，采用电加热控制次级物料温度 达到180~190°C，停留时间为30分钟； (4) 次级物料进入老化罐进行老化得最终物料，老化时间为8~10小时，老化温度为 195~200°C，通过溶体泵将老化结束的最终物料输送进熔体挤出机与水下切粒机配合切 片； (5)将切片回收，进入切片烘干机进行烘干即可，烘干后切片含水量为0. 01~0. 03%。
[0008] 上述一种薄膜级TPU切片的制备方法，其中，所述酯醚共聚二醇为四氢呋喃和 ε -己内酯酯醚共聚二醇，由四氢呋喃和ε -己内酯在磷钨酸催化剂的体系中，1，4-丁二醇 和水作为引发剂共聚而成。
[0009] 上述的一种薄膜级TPU切片的制备方法，其特征在于预聚物进行聚合时需要分段 控制温度，以使胺和醇分段次序反应，不至于产生交联。
[0010] 上述一种薄膜级TPU切片的制备方法，其中，所述预聚反应器为静态混合器。
[0011] 上述一种薄膜级TPU切片的制备方法，其中，所述老化罐为一个罐体，或者是多个 罐体串联。
[0012] 本发明的有益效果为： 薄膜级TPU切片物理性能检测中有一项指标是关于300%伸长应力，这个数值关系到聚 合物的回弹和断裂伸长等性能，过高的应力会造成TPU制品回弹差，断裂伸长低，TPU主要 是以醇类作为扩链剂，分子结构中不含有聚氨酯键，分子间形成的化学氢键主要为氧-氢 键，这种氢键形成后分子结晶度高，TPU制品硬度高，强度大，300%应力值也高。
[0013] 比较聚氨酯纤维的分子构成，起硬段作用的氢键主要为氮-氢键，这种氢键类型 的特点是能够提供高强度，低应力，所以聚氨酯纤维可以产生很高的断裂伸长和断裂强度。
[0014] 因此，在聚合反应过程中适量地引入部分氮-氢键，有利于提高制品强度，降低应 力。
[0015] 将TPU切片恪融后，涂成50mm*30mm*lmm的试样片，凝固成型后进行物理性能检 测，物理性能检测结果范围如下表所示。
【具体实施方式】
[0016] 以下通过具体实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0017] 实施例一 一种薄膜级TPU切片的制备方法，其制备方法如下： (1) 将四氢呋喃和ε -己内酯在磷钨酸催化剂的体系中，1，4- 丁二醇和水作为引发剂 共聚而成得酯醚共聚二醇，酯醚共聚二醇的含水量为〇. 005%，数均分子量为1800 ; (2) 将进料量为100kg/hr为的酯醚共聚二醇与进料量为进料量为25kg/hr的二苯基 甲烷二异氰酸酯在匀化机内混合，然后进入预聚反应器得预聚物；其中，二苯基甲烷二异 氰酸酯中异氰酸酯与二醇的摩尔比为1.8:1，预聚反应器的反应温度为82°C，反应时间为 IlOmin ； (3) 预聚物进入预聚物冷却器，冷却至10°C，进入匀化机与2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初级物料，所述预聚物的质量流量为125kg/hr、2-甲基-戊二胺的质量流量为 lkg/hr，1，4 丁二醇的质量流量为 6. 25kg/hr ; (4) 初级物料混合后进入聚合反应器得次级物料，所述聚合反应器前半段温度由KTC 上升到80°C，停留时间为20分钟，而在聚合反应器后半段，采用电加热控制次级物料温度 达到185°C，停留时间为30分钟； (5) 次级物料进入老化罐进行老化得最终物料，老化时间为10小时，老化温度为 198°C，通过溶体泵将老化结束的最终物料输送进熔体挤出机挤出成型后，通过水下切粒机 切片，其中，老化罐为三个罐体串联而成，罐体内为双螺带搅拌器； (6) 将切片回收，进入切片烘干机进行烘干即可，烘干后切片含水量为0. 015%。
[0018] 实施例二 一种薄膜级TPU切片的制备方法，其制备方法如下： (1) 将四氢呋喃和ε -己内酯在磷钨酸催化剂的体系中，1，4- 丁二醇和水作为引发剂 共聚而成得酯醚共聚二醇，酯醚共聚二醇的含水量为〇. 005%，数均分子量为1800 ; (2) 将进料量为1001^/111'的酯醚共聚二醇与进料量为进料量为251^/111'的二苯基甲烷 二异氰酸酯在匀化机内混合，然后进入预聚反应器得预聚物；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯 中异氰酸酯与二醇的摩尔比为1.8:1，预聚反应器的反应温度为85°C，反应时间为120min ; (3) 预聚物进入预聚物冷却器，冷却至10°C，进入匀化机与2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初级物料，所述预聚物的质量流量为125kg/hr、2-甲基-戊二胺的质量流量为 lkg/hr，1，4 丁二醇的质量流量为 6. 25kg/hr ; (4) 初级物料混合后进入聚合反应器得次级物料，所述聚合反应器前半段温度由KTC 上升到80°C，停留时间为20分钟，而在聚合反应器后半段，采用电加热控制次级物料温度 达到185°C，停留时间为30分钟； (5) 次级物料进入老化罐进行老化得最终物料，老化时间为8小时，老化温度为200°C， 通过溶体泵将老化结束的最终物料输送进熔体挤出机挤出成型后，通过水下切粒机切片， 其中，老化罐为两个罐体串联而成，罐体内为双螺带搅拌器； (6) 将切片回收，进入切片烘干机进行烘干即可，烘干后切片含水量为0. 015%。
[0019] 对比例一 市场上普通切片采用聚四氢呋喃、二苯基甲烷二异氰酸酯与1，4 丁二醇为原材料混合 加工而成的。
[0020] 将实施例一、实施例二、对比例一制备的切片进行物理性能检测，检测结果如下：
由上表可以得出结论，采用本发明的方法制备TPU切片各方面性能均优于同类切片， 性能优异，适合于制备使用在服装行业的TPU薄膜和纤维。
[0021] 这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护 的范围内。
【主权项】
1. 一种薄膜级TPU切片的制备方法，其特征为，其制备方法如下： (1) 将酯醚共聚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯在匀化机内混合，然后进入预聚反应器 得预聚物；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯中异氰酸酯与二醇的摩尔比为1. 8:1，酯醚共聚二 醇的含水量小于等于〇. 01% ;预聚反应器的反应温度为80~85°C，反应时间为90~120min ; (2) 预聚物进入预聚物冷却器，冷却至5~10°C，进入匀化机与2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初级物料，所述预聚物、2-甲基-戊二胺，1，4 丁二醇的质量比为100:0. 8:5 ; (3) 初级物料混合后进入聚合反应器得次级物料，所述聚合反应器前半段温度由KTC 上升到80°C，停留时间为20分钟，而在聚合反应器后半段，采用电加热控制次级物料温度 达到180~190°C，停留时间为30分钟； (4) 次级物料进入老化罐进行老化得最终物料，老化时间为8~10小时，老化温度为 195~200°C，通过溶体泵将老化结束的最终物料输送进熔体挤出机与水下切粒机配合切 片； (5) 将切片回收，进入切片烘干机进行烘干即可，烘干后切片含水量为0. 01~0. 03%。2. 如权利要求1所述的一种薄膜级TPU切片的制备方法，其特征为，使用的原料为四氢 呋喃和e-己内酯的酯醚共聚二醇。3. 如权利要求1所述的一种薄膜级TPU切片的制备方法，其特征在于预聚物进行聚合 时需要分段控制温度，以使胺和醇分段次序反应，不至于产生交联。4. 如权利要求1所述的一种薄膜级TPU切片的制备方法，其特征为，所述老化罐为一个 罐体，或者是多个罐体串联。
【专利摘要】本发明涉及一种薄膜级TPU切片的制备方法，其方法为：（1）将四氢呋喃和ε-己内酯酯醚共聚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯在匀化机内混合，然后进入预聚反应器得预聚物（2）预聚物进入预聚物冷却器，冷却至5~10℃，进入匀化机与2-甲基-戊二胺，1，4丁二醇混合得初级物料（3）初级物料混合后进入聚合反应器得次级物料（4）次级物料进入老化罐进行老化得最终物料（5）将切片回收，进入切片烘干机进行烘干即可；利用本方法制备得到的TPU切片，邵氏硬度为80~90A，断裂伸长达到650~700%，断裂强度达到70~75Mpa，性能优异。
【IPC分类】C08G18/48, C08G18/10, C08G18/66, C08G18/32, C08G18/76
【公开号】CN104945593
【申请号】CN201510241868
【发明人】吕涛
【申请人】吕涛
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月13日