一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)tpu復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，熱塑性聚氨酯彈性體35～75份，長(zhǎng)玻纖20～60份，相容劑3～8份，流動(dòng)改性劑0.4～1.5份，擴(kuò)鏈劑0.2～0.5份，熱穩(wěn)定劑0.4～0.6份，紫外光吸收劑0.4～0.6份。本發(fā)明采用高表面硬度TPU作為基料，利用流動(dòng)性改性劑改善基體流動(dòng)性以及加入擴(kuò)鏈劑改善TPU的分子量來(lái)制得高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，使TPU材料的強(qiáng)度和剛性獲得改善，并提高了其韌性和降低了材料的成本。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，效益高，適合于進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種高分子材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TPU中文名稱(chēng):熱塑性聚氨酯彈性體。所謂彈性體是指玻璃化溫度低于室溫度，斷裂伸長(zhǎng)率>50%，外力撤除后復(fù)原性比較好的高分子材料。聚氨酯彈性體是彈性體中比較特殊的一大類(lèi)，聚氨酯彈性體的硬度范圍很寬，性能范圍很寬，所以聚氨酯彈性體是介于橡膠和塑料的一類(lèi)高分子材料。該材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐油、耐臭氧性、優(yōu)異的低溫性能等，其缺點(diǎn)是耐老化性差，蓄熱性較大，濕表面摩擦系數(shù)低，容易打滑，成本比較高。通常采用無(wú)機(jī)粒子和纖維類(lèi)來(lái)增強(qiáng)熱塑性聚氨酯彈性體，但上述材料在提高強(qiáng)度和降低成本的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料韌性降低，目前，采用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)技術(shù)既能降低材料的成本，又能大幅度提高材料的力學(xué)性能和“浮纖”現(xiàn)象；但是普通的TPU粘度較大、熔融指數(shù)較小、流動(dòng)性較差及硬度低，使其制備長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料及其制備方法，它能提高TPU的強(qiáng)度及剛性，大幅提升其韌性，降低成本，改善其加工性能，擴(kuò)展其加工的適用方式，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，熱塑性聚氨酯彈性體(TP U)35~75份，長(zhǎng)玻纖20~60份，相容劑3~8份，流動(dòng)改性劑0.4~
1.5份，擴(kuò)鏈劑0.2~0.5份，熱穩(wěn)定劑0.4~0.6份，紫外光吸收劑0.4~0.6份。
[0005]所述的熱塑性聚氨酯彈性體的熔融指數(shù)為25-55 g/10min，200°C /2.16 kg，且TPU的邵氏硬度(D)為65~85。
[0006]所述的相容劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的相容劑。該相容劑為丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯，POE-g-GMA, EPDM-g-GMA，環(huán)氧樹(shù)脂等。
[0007]所述的流動(dòng)改性劑為長(zhǎng)鏈多官能團(tuán)酯。該材料具有非常小的揮發(fā)性，作為加工助劑，具有良好的分散性，主要用于聚合物的擠出，注塑，壓延等，提高熔體的加工流動(dòng)性，大幅度提高熔融指數(shù)，不降低制品的沖擊性能。
[0008]所述的擴(kuò)鏈劑為等量的對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)和間苯二酚二羥乙基醚(HER)組成。
[0009]熱穩(wěn)定劑為2，6-叔丁基-4-甲基苯酹(抗氧劑-264)、四(4-羥基-3, 5- 二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧劑-1010)、3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯(抗氧劑-1076)、亞磷酸三苯酯(TPP)、亞磷酸三壬基苯酯(TNP)等。
[0010]紫外光吸收劑為二苯甲酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)和哌啶類(lèi)，如2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、2，2’- 二羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2 (2-羥基-3’，5’- 二叔丁基苯基)-5_氯代苯并三唑(UV-328)、雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯等。[0011]一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。
[0012]雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置溫度為 215 ~235°C。
[0013]所述實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置具體是采用 申請(qǐng)人:在之前申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮椤?01110453139.8”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的裝置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選擇了高流動(dòng)的TPU，其熔融指數(shù)為25-55 g/10min，200°C /2.16 kg，且TPU的邵氏硬度(D)為65~85，通過(guò)向該TPU中加入流動(dòng)性改性劑來(lái)改善基體樹(shù)脂的流動(dòng)性，從而解決TPU流動(dòng)性差不易浸潤(rùn)玻璃纖維的缺陷；通過(guò)加入含有環(huán)氧基團(tuán)的相容劑來(lái)增強(qiáng)玻纖與基材的界面強(qiáng)度；通過(guò)加入含有羥基的擴(kuò)鏈劑來(lái)改善因加工過(guò)程導(dǎo)致材料分子量降低的缺陷，最終成功制得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，效益高，適合于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明的實(shí)施例1:一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU，市售牌號(hào)為87185)65份，長(zhǎng)玻璃纖維30份，丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯(相容劑)4份，AM-80 (流動(dòng)改性劑)1份，對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)(擴(kuò)鏈劑)0.25份 ，間苯二酚二羥乙基醚(HER)(擴(kuò)鏈劑)0.25份，2，6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264) 0.6份，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9) 0.5份。
[0016]一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。
[0017]雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，特制的浸潰流道溫度為215~235。。。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施例2:—種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算,熱塑性聚氨酯彈性體(TPU，市售牌號(hào)為87185)53份，長(zhǎng)玻璃纖維40份，環(huán)氧樹(shù)脂(相容劑)5份，AM-80 (流動(dòng)改性劑)0.8份，對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)(擴(kuò)鏈劑)0.2份，間苯二酚二羥乙基醚(HER)(擴(kuò)鏈劑)0.2份，2，6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264)0.5份，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9) 0.5份。
[0019]一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。[0020]雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，特制的浸潰流道溫度為215~235。。。
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例3:—種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，熱塑性聚氨酯彈性體(TPU，市售牌號(hào)為87185) 43份，長(zhǎng)玻璃纖維50份，POE-g-GMA (相容劑)7份，AM-80 (流動(dòng)改性劑)0.5份，對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)(擴(kuò)鏈劑)0.15份，間苯二酚二羥乙基醚(HER)(擴(kuò)鏈劑)0.15份，2，6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264)0.5份，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)0.5份。
[0022]一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。
[0023]雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，特制的浸潰流道溫度為215~235。。。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例4:一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算,熱塑性聚氨酯彈性體(TPU，市售牌號(hào)為87185) 30份，長(zhǎng)玻璃纖維60份，EPDM-g-GMA (相容劑)8份，AM-80 (流動(dòng)改性劑)0.5份，對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)(擴(kuò)鏈劑)0.1份，間苯二酚二羥乙基醚(HER)(擴(kuò)鏈劑)0.1份，2，6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264) 0.5份，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)0.5份。
[0025]一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。
[0026]雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，特制的浸潰流道溫度為215~235。。。 [0027]主要性能測(cè)試:生產(chǎn)出的產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條，進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試，其性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，其特征在于:按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，包括熱塑性聚氨酯彈性體TPU35~75份，長(zhǎng)玻纖20~60份，相容劑3~8份，流動(dòng)改性劑0.4~1.5份，擴(kuò)鏈劑0.2~0.5份，熱穩(wěn)定劑0.4~0.6份，紫外光吸收劑0.4~0.6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，其特征在于:所述的熱塑性聚氨酯彈性體的熔融指數(shù)為25-55 g/10min ,200 °C /2.16 kg，且TPU的邵氏硬度D為65 ~85ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，其特征在于:所述的相容劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的相容劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，其特征在于:所述的流動(dòng)改性劑為長(zhǎng)鏈多官能團(tuán)酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料，其特征在于:所述的擴(kuò)鏈劑為等量的對(duì)苯二酚二羥乙基醚和間苯二酚二羥乙基醚組成。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:按上述的質(zhì)量份數(shù)，取熱塑性聚氨酯彈性體，長(zhǎng)玻纖，相容劑，流動(dòng)改性劑，熱穩(wěn)定劑，擴(kuò)鏈劑及紫外光吸收劑，將熱塑性聚氨酯彈性體、相容劑、流動(dòng)改性劑、抗氧劑，擴(kuò)鏈劑等共混擠出，通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置對(duì)玻璃纖維進(jìn)行浸潰，冷卻后切粒成8~12 _的顆粒，獲得長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)TPU復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:雙螺桿擠出機(jī)的螺桿加工溫度為175~200°C，實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖基礎(chǔ)的裝置的溫度為215~235。。。``
【文檔編號(hào)】C08L75/04GK103819891SQ201410095010
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月16日
【發(fā)明者】郭建兵, 張道海, 瞿進(jìn), 吳斌, 秦舒浩 申請(qǐng)人:貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院