一種薄膜級tpu切片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用四氫呋喃和ε -己內(nèi)酯酯醚共聚二醇，二苯基甲烷二異氰酸 酯，戊二胺，1，4- 丁二醇反應(yīng)物熔融擠出制備熱塑聚氨酯彈性體切片的方法，該切片適合于 制備使用在服裝行業(yè)的TPU薄膜和纖維。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，熱塑性聚氨酯（TPU)越來越多地應(yīng)用在服裝行業(yè)中，特別是由透濕性能 優(yōu)異的TPU制成的薄膜貼附在織物上，能夠提供更好的防護(hù)性、舒適感和美感。TPU制成的 薄膜不僅具有耐磨、柔韌性好以及高彈特性，而且透濕和防水性能特別優(yōu)異；復(fù)合這種薄 膜的織物既能抵御雨水和寒風(fēng)的入侵，保護(hù)肌體；同時又能讓人體的汗液、汗及時排出， 從而使人體保持干爽和溫暖，目前其市場容量急劇增加。從主原料類型上來說，這種TPU 切片上來說是聚醚型。
[0003] 實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，這種TPU薄膜貼附在織物上的粘合強(qiáng)度較差。其主要原因可能 是TPU中醚鍵含量較高，聚合物的熔融性能變差，所以在熱塑狀態(tài)下與其他物質(zhì)的融合均 一"性降低。
[0004] 有文獻(xiàn)報道，為解決聚醚型TPU的熔融性能，添加了低熔點(diǎn)的聚酯類的二元醇或 聚合物。但畢竟從微觀角度而言，聚醚和聚酯并沒有真正的結(jié)合在一起，沒有從根本過上改 變這種TPU切片的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種薄膜級TPU切片的制備方 法，利用本方法制備得到的TPU切片，邵氏硬度為80~90Α，斷裂伸長達(dá)到650~700%，斷裂強(qiáng) 度達(dá)到70~75Mpa，性能優(yōu)異。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007] -種薄膜級TPU切片的制備方法，其制備方法如下： (1) 將四氫呋喃和ε -己內(nèi)酯酯醚共聚二醇與二苯基甲烷二異氰酸酯在勻化機(jī)內(nèi)混 合，然后進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器得預(yù)聚物；其中，二苯基甲烷二異氰酸酯中異氰酸酯與二醇的摩爾 比為1. 8: 1，酯醚共聚二醇的含水量小于等于0. 01% ;預(yù)聚反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為80~85°C，反 應(yīng)時間為90~120min ; (2) 預(yù)聚物進(jìn)入預(yù)聚物冷卻器，冷卻至5~10°C，進(jìn)入勻化機(jī)與2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初級物料，所述預(yù)聚物、2-甲基-戊二胺，1，4 丁二醇的質(zhì)量比為100:0. 8:5 ; (3) 初級物料混合后進(jìn)入聚合反應(yīng)器得次級物料，所述聚合反應(yīng)器前半段溫度由KTC 上升到80°C，停留時間為20分鐘，而在聚合反應(yīng)器后半段，采用電加熱控制次級物料溫度 達(dá)到180~190°C，停留時間為30分鐘； (4) 次級物料進(jìn)入老化罐進(jìn)行老化得最終物料，老化時間為8~10小時，老化溫度為 195~200°C，通過溶體泵將老化結(jié)束的最終物料輸送進(jìn)熔體擠出機(jī)與水下切粒機(jī)配合切 片； (5)將切片回收，進(jìn)入切片烘干機(jī)進(jìn)行烘干即可，烘干后切片含水量為0. 01~0. 03%。
[0008] 上述一種薄膜級TPU切片的制備方法，其中，所述酯醚共聚二醇為四氫呋喃和 ε -己內(nèi)酯酯醚共聚二醇，由四氫呋喃和ε -己內(nèi)酯在磷鎢酸催化劑的體系中，1，4-丁二醇 和水作為引發(fā)劑共聚而成。
[0009] 上述的一種薄膜級TPU切片的制備方法，其特征在于預(yù)聚物進(jìn)行聚合時需要分段 控制溫度，以使胺和醇分段次序反應(yīng)，不至于產(chǎn)生交聯(lián)。
[0010] 上述一種薄膜級TPU切片的制備方法，其中，所述預(yù)聚反應(yīng)器為靜態(tài)混合器。
[0011] 上述一種薄膜級TPU切片的制備方法，其中，所述老化罐為一個罐體，或者是多個 罐體串聯(lián)。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為： 薄膜級TPU切片物理性能檢測中有一項(xiàng)指標(biāo)是關(guān)于300%伸長應(yīng)力，這個數(shù)值關(guān)系到聚 合物的回彈和斷裂伸長等性能，過高的應(yīng)力會造成TPU制品回彈差，斷裂伸長低，TPU主要 是以醇類作為擴(kuò)鏈劑，分子結(jié)構(gòu)中不含有聚氨酯鍵，分子間形成的化學(xué)氫鍵主要為氧-氫 鍵，這種氫鍵形成后分子結(jié)晶度高，TPU制品硬度高，強(qiáng)度大，300%應(yīng)力值也高。
[0013] 比較聚氨酯纖維的分子構(gòu)成，起硬段作用的氫鍵主要為氮-氫鍵，這種氫鍵類型 的特點(diǎn)是能夠提供高強(qiáng)度，低應(yīng)力，所以聚氨酯纖維可以產(chǎn)生很高的斷裂伸長和斷裂強(qiáng)度。
[0014] 因此，在聚合反應(yīng)過程中適量地引入部分氮-氫鍵，有利于提高制品強(qiáng)度，降低應(yīng) 力。
[0015] 將TPU切片恪融后，涂成50mm*30mm*lmm的試樣片，凝固成型后進(jìn)行物理性能檢 測，物理性能檢測結(jié)果范圍如下表所示。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017] 實(shí)施例一 一種薄膜級TPU切片的制備方法，其制備方法如下： (1) 將四氫呋喃和ε -己內(nèi)酯在磷鎢酸催化劑的體系中，1，4- 丁二醇和水作為引發(fā)劑 共聚而成得酯醚共聚二醇，酯醚共聚二醇的含水量為〇. 005%，數(shù)均分子量為1800 ; (2) 將進(jìn)料量為100kg/hr為的酯醚共聚二醇與進(jìn)料量為進(jìn)料量為25kg/hr的二苯基 甲烷二異氰酸酯在勻化機(jī)內(nèi)混合，然后進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器得預(yù)聚物；其中，二苯基甲烷二異 氰酸酯中異氰酸酯與二醇的摩爾比為1.8:1，預(yù)聚反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為82°C，反應(yīng)時間為 IlOmin ； (3) 預(yù)聚物進(jìn)入預(yù)聚物冷卻器，冷卻至10°C，進(jìn)入勻化機(jī)與2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初級物料，所述預(yù)聚物的質(zhì)量流量為125kg/hr、2-甲基-戊二胺的質(zhì)量流量為 lkg/hr，1，4 丁二醇的質(zhì)量流量為 6. 25kg/hr ; (4) 初級物料混合后進(jìn)入聚合反應(yīng)器得次級物料，所述聚合反應(yīng)器前半段溫度由KTC 上升到80°C，停留時間為20分鐘，而在聚合反應(yīng)器后半段，采用電加熱控制次級物料溫度 達(dá)到185°C，停留時間為30分鐘； (5) 次級物料進(jìn)入老化罐進(jìn)行老化得最終物料，老化時間為10小時，老化溫度為 198°C，通過溶體泵將老化結(jié)束的最終物料輸送進(jìn)熔體擠出機(jī)擠出成型后，通過水下切粒機(jī) 切片，其中，老化罐為三個罐體串聯(lián)而成，罐體內(nèi)為雙螺帶攪拌器； (6) 將切片回收，進(jìn)入切片烘干機(jī)進(jìn)行烘干即可，烘干后切片含水量為0. 015%。
[0018] 實(shí)施例二 一種薄膜級TPU切片的制備方法，其制備方法如下： (1) 將四氫呋喃和ε -己內(nèi)酯在磷鎢酸催化劑的體系中，1，4- 丁二醇和水作為引發(fā)劑 共聚而成得酯醚共聚二醇，酯醚共聚二醇的含水量為〇. 005%，數(shù)均分子量為1800 ; (2) 將進(jìn)料量為1001^/111'的酯醚共聚二醇與進(jìn)料量為進(jìn)料量為251^/111'的二苯基甲烷 二異氰酸酯在勻化機(jī)內(nèi)混合，然后進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器得預(yù)聚物；其中，二苯基甲烷二異氰酸酯 中異氰酸酯與二醇的摩爾比為1.8:1，預(yù)聚反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為85°C，反應(yīng)時間為120min ; (3) 預(yù)聚物進(jìn)入預(yù)聚物冷卻器，冷卻至10°C，進(jìn)入勻化機(jī)與2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初級物料，所述預(yù)聚物的質(zhì)量流量為125kg/hr、2-甲基-戊二胺的質(zhì)量流量為 lkg/hr，1，4 丁二醇的質(zhì)量流量為 6. 25kg/hr ; (4) 初級物料混合后進(jìn)入聚合反應(yīng)器得次級物料，所述聚合反應(yīng)器前半段溫度由KTC 上升到80°C，停留時間為20分鐘，而在聚合反應(yīng)器后半段，采用電加熱控制次級物料溫度 達(dá)到185°C，停留時間為30分鐘； (5) 次級物料進(jìn)入老化罐進(jìn)行老化得最終物料，老化時間為8小時，老化溫度為200°C， 通過溶體泵將老化結(jié)束的最終物料輸送進(jìn)熔體擠出機(jī)擠出成型后，通過水下切粒機(jī)切片， 其中，老化罐為兩個罐體串聯(lián)而成，罐體內(nèi)為雙螺帶攪拌器； (6) 將切片回收，進(jìn)入切片烘干機(jī)進(jìn)行烘干即可，烘干后切片含水量為0. 015%。
[0019] 對比例一 市場上普通切片采用聚四氫呋喃、二苯基甲烷二異氰酸酯與1，4 丁二醇為原材料混合 加工而成的。
[0020] 將實(shí)施例一、實(shí)施例二、對比例一制備的切片進(jìn)行物理性能檢測，檢測結(jié)果如下：
由上表可以得出結(jié)論，采用本發(fā)明的方法制備TPU切片各方面性能均優(yōu)于同類切片， 性能優(yōu)異，適合于制備使用在服裝行業(yè)的TPU薄膜和纖維。
[0021] 這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例 中，因此，本發(fā)明不受本實(shí)施例的限制，任何采用等效替換取得的技術(shù)方案均在本發(fā)明保護(hù) 的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種薄膜級TPU切片的制備方法，其特征為，其制備方法如下： (1) 將酯醚共聚二醇與二苯基甲烷二異氰酸酯在勻化機(jī)內(nèi)混合，然后進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器 得預(yù)聚物；其中，二苯基甲烷二異氰酸酯中異氰酸酯與二醇的摩爾比為1. 8:1，酯醚共聚二 醇的含水量小于等于〇. 01% ;預(yù)聚反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為80~85°C，反應(yīng)時間為90~120min ; (2) 預(yù)聚物進(jìn)入預(yù)聚物冷卻器，冷卻至5~10°C，進(jìn)入勻化機(jī)與2-甲基-戊二胺，1，4 丁 二醇混合得初級物料，所述預(yù)聚物、2-甲基-戊二胺，1，4 丁二醇的質(zhì)量比為100:0. 8:5 ; (3) 初級物料混合后進(jìn)入聚合反應(yīng)器得次級物料，所述聚合反應(yīng)器前半段溫度由KTC 上升到80°C，停留時間為20分鐘，而在聚合反應(yīng)器后半段，采用電加熱控制次級物料溫度 達(dá)到180~190°C，停留時間為30分鐘； (4) 次級物料進(jìn)入老化罐進(jìn)行老化得最終物料，老化時間為8~10小時，老化溫度為 195~200°C，通過溶體泵將老化結(jié)束的最終物料輸送進(jìn)熔體擠出機(jī)與水下切粒機(jī)配合切 片； (5) 將切片回收，進(jìn)入切片烘干機(jī)進(jìn)行烘干即可，烘干后切片含水量為0. 01~0. 03%。2. 如權(quán)利要求1所述的一種薄膜級TPU切片的制備方法，其特征為，使用的原料為四氫 呋喃和e-己內(nèi)酯的酯醚共聚二醇。3. 如權(quán)利要求1所述的一種薄膜級TPU切片的制備方法，其特征在于預(yù)聚物進(jìn)行聚合 時需要分段控制溫度，以使胺和醇分段次序反應(yīng)，不至于產(chǎn)生交聯(lián)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種薄膜級TPU切片的制備方法，其特征為，所述老化罐為一個 罐體，或者是多個罐體串聯(lián)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄膜級TPU切片的制備方法，其方法為：（1）將四氫呋喃和ε-己內(nèi)酯酯醚共聚二醇與二苯基甲烷二異氰酸酯在勻化機(jī)內(nèi)混合，然后進(jìn)入預(yù)聚反應(yīng)器得預(yù)聚物（2）預(yù)聚物進(jìn)入預(yù)聚物冷卻器，冷卻至5~10℃，進(jìn)入勻化機(jī)與2-甲基-戊二胺，1，4丁二醇混合得初級物料（3）初級物料混合后進(jìn)入聚合反應(yīng)器得次級物料（4）次級物料進(jìn)入老化罐進(jìn)行老化得最終物料（5）將切片回收，進(jìn)入切片烘干機(jī)進(jìn)行烘干即可；利用本方法制備得到的TPU切片，邵氏硬度為80~90A，斷裂伸長達(dá)到650~700%，斷裂強(qiáng)度達(dá)到70~75Mpa，性能優(yōu)異。
【IPC分類】C08G18/48, C08G18/10, C08G18/66, C08G18/32, C08G18/76
【公開號】CN104945593
【申請?zhí)枴緾N201510241868
【發(fā)明人】呂濤
【申請人】呂濤
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月13日