本發(fā)明涉及一種彈性體及其制備方法，特別是涉及一種耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高端防水透濕薄膜一般采用聚四氟乙烯復(fù)合薄膜，但目前的聚四氟乙烯長(zhǎng)期由國(guó)外企業(yè)壟斷，且降解難度高，長(zhǎng)期使用將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，熱塑性聚氨酯是一種新興的防水透濕環(huán)保材料，其具有良好的抗菌性、耐水解性、耐低溫、耐磨性、耐老化、耐油、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，但普通的聚氨酯材料所制薄膜存在著耐溫性、力學(xué)性能與透濕性不能兼顧的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體及其制備方法，其制備工藝穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備要求不高，成本低廉，所得彈性體具有良好的耐溫性，加工溫度范圍擴(kuò)大；機(jī)械性能優(yōu)異，保持了彈性體優(yōu)良的韌性、耐水解性、耐久性，分子量分布均一；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、過程控制穩(wěn)定，加工方式多樣，可通過流延或吹膜制備出耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯薄膜，具有良好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體，其按質(zhì)量份數(shù)包括以下成分：
優(yōu)選地，所述大分子多元醇采用聚酯多元醇或聚醚多元醇與可結(jié)晶軟段親水聚合物按一定質(zhì)量比混合，后與二異氰酸酯、小分子擴(kuò)鏈劑、助劑混合反應(yīng)，制備的熱塑性彈性體異氰酸酯指數(shù)r范圍0.95～1.05，硬段含量30％～55％。
優(yōu)選地，所述聚酯多元醇或聚醚多元醇為分子量為500～5000g/mol的聚四氫呋喃醚二醇、聚氧化丙烯二醇、四氫呋喃氧化丙烯共聚醚二醇、聚氧四亞甲基醚二醇、聚碳酸酯二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一種或多種的組合，可結(jié)晶軟段親水聚合物為修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇。
優(yōu)選地，所述小分子擴(kuò)鏈劑為乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基、1，3-丙二醇、2，2-二甲基、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、環(huán)己烷二甲醇、二甘醇、丙三醇、乙二胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、二乙基甲苯二胺、n-甲基二乙醇胺中的一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述二異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯、己二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述助劑是水解穩(wěn)定劑、抗氧化劑、催化劑、抗uv吸收劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑中的一種或多種的組合。
本發(fā)明還提供一種耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，制備大分子多元醇，將聚酯多元醇或聚醚多元醇其中的一種或多種與修飾過的可結(jié)晶軟段親水聚合物按質(zhì)量比1∶0.1～1∶1混合均勻，制備原料大分子多元醇；
步驟二，混合原料，將大分子多元醇80～120℃熔融后，真空脫水；二異氰酸酯和小分子擴(kuò)鏈劑分別置于30～60℃熔融后，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，稱取30～100份大分子多元醇，5～50份二異氰酸酯，3～40份小分子擴(kuò)鏈劑、0～20份助劑，控制異氰酸酯指數(shù)0.95～1.05，硬段含量30％～55％，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間1～2min溫度150～170℃；
步驟三，物料反應(yīng)擠出，將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為1～5min，轉(zhuǎn)速為200～400rpm，反應(yīng)溫度為180～240℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體；
步驟四，烘干熟化，將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于60～200℃的烘箱中烘干、熟化4～72h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
優(yōu)選地，所述步驟四制備的耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體熔點(diǎn)140～170℃，拉伸強(qiáng)度15～40mpa，斷裂伸長(zhǎng)率350～650％，所制耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯耐靜水壓大于10000mmh2o，透濕率大于5000g/m2*24hrs。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：耐溫型高透防水透濕熱塑性分子結(jié)構(gòu)上采用“硬段-環(huán)境感應(yīng)區(qū)-無定形區(qū)”的多嵌段結(jié)構(gòu)，通過引入非規(guī)整基團(tuán)調(diào)節(jié)環(huán)境感應(yīng)區(qū)域的結(jié)晶溫度，形成了良好耐溫性，加工溫度范圍擴(kuò)大，加工型良好，力學(xué)性能優(yōu)異；本發(fā)明制備熱塑性聚氨酯彈性體采用一步法，制備工藝穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備要求不高，成本低，可大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的聚氨酯熱塑性彈性體塑化加工良好，可按需調(diào)節(jié)透濕性，可降解，綠色環(huán)保無污染，可廣泛用于服裝、家居、醫(yī)療用品類領(lǐng)域；對(duì)應(yīng)其他市售同等質(zhì)量高透濕防水薄膜用熱塑性聚氨酯，本發(fā)明所制備耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體平均熔點(diǎn)高于其5℃以上，同時(shí)在高溫條件下加工性能和防水透濕性保持穩(wěn)定。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的過程流程圖。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體，其按質(zhì)量份數(shù)包括以下成分：
大分子多元醇采用聚酯多元醇或聚醚多元醇與可結(jié)晶軟段親水聚合物按一定質(zhì)量比混合，后與二異氰酸酯、小分子擴(kuò)鏈劑、助劑混合反應(yīng)，制備的熱塑性彈性體異氰酸酯指數(shù)r范圍0.95～1.05，硬段含量30％～55％。
聚酯多元醇或聚醚多元醇為分子量為500～5000g/mol的聚四氫呋喃醚二醇、聚氧化丙烯二醇、四氫呋喃氧化丙烯共聚醚二醇、聚氧四亞甲基醚二醇、聚碳酸酯二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇、聚己內(nèi)酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一種或多種的組合，可結(jié)晶軟段親水聚合物為修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇。
小分子擴(kuò)鏈劑為乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基、1，3-丙二醇、2，2-二甲基、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、環(huán)己烷二甲醇、二甘醇、丙三醇、乙二胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、二乙基甲苯二胺、n-甲基二乙醇胺中的一種或多種的組合。
二異氰酸酯是二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異弗爾酮二異氰酸酯、己二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或多種的組合。
助劑是水解穩(wěn)定劑、抗氧化劑、催化劑、抗uv吸收劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑中的一種或多種的組合。
如圖1所示，本發(fā)明耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體的制備方法包括以下步驟：
步驟一，制備大分子多元醇，將聚酯多元醇或聚醚多元醇其中的一種或多種與修飾過的可結(jié)晶軟段親水聚合物按質(zhì)量比1∶0.1～1∶1混合均勻，制備原料大分子多元醇；
步驟二，混合原料，將大分子多元醇80～120℃熔融后，真空脫水；二異氰酸酯和小分子擴(kuò)鏈劑分別置于30～60℃熔融后，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，稱取30～100份大分子多元醇，5～50份二異氰酸酯，3～40份小分子擴(kuò)鏈劑、0～20份助劑，控制異氰酸酯指數(shù)0.95～1.05，硬段含量30％～55％，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間1～2min溫度150～170℃；
步驟三，物料反應(yīng)擠出，將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為1～5min，轉(zhuǎn)速為200～400rpm，反應(yīng)溫度為180～240℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體；
步驟四，烘干熟化，將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于60～200℃的烘箱中烘干、熟化4～72h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
步驟四制備的耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體熔點(diǎn)140～170℃，拉伸強(qiáng)度15～40mpa，斷裂伸長(zhǎng)率350～650％，所制耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯耐靜水壓大于10000mmh2o，透濕率大于5000g/m2*24hrs。
下面給出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一
將聚四氫呋喃醚二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶0.1混合均勻，制備原料大分子多元醇。取70份大分子多元醇80℃熔融后，真空脫水；30份二苯基甲烷二異氰酸酯和18份1，4-丁二醇分別置于40℃熔融后，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間1min溫度180℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為3min，轉(zhuǎn)速為200rpm，反應(yīng)溫度為190℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于100℃的烘箱中烘干、熟化8h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例二
將聚己二酸乙二醇酯二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶0.3混合均勻，制備原料大分子多元醇。取80份大分子多元醇90℃熔融后，真空脫水；7份1，2-丙二醇和13份1，3-丙二醇混合后，與40份甲苯二異氰酸酯分別置于50℃熔融后，取4份水解穩(wěn)定劑，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間2min溫度150℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為2min，轉(zhuǎn)速為300rpm，反應(yīng)溫度為200℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于150℃的烘箱中烘干、熟化6h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例三
將聚己二酸乙二醇酯二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶0.5混合均勻，制備原料大分子多元醇。取60份大分子多元醇90℃熔融后，真空脫水；36份二苯基甲烷二異氰酸酯和14份1，6-己二醇分別置于50℃熔融后，取13份抗uv吸收劑，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間1min溫度170℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為5min，轉(zhuǎn)速為200rpm，反應(yīng)溫度為220℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于90℃的烘箱中烘干、熟化24h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例四
將聚己二酸丁二醇酯二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶0.7混合均勻，制備原料大分子多元醇。取100份大分子多元醇100℃熔融后，真空脫水；45份己二異氰酸酯和20份1，4-丁二醇分別置于50℃熔融后，取20份水解穩(wěn)定劑原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間2min溫度150℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為3min，轉(zhuǎn)速為400rpm，反應(yīng)溫度為200℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于100℃的烘箱中烘干、熟化12h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例五
將聚四氫呋喃醚二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶0.9混合均勻，制備原料大分子多元醇。取50份大分子多元醇100℃熔融后，真空脫水；5份1，4-丁二醇和5份丙三醇混合后，與20份對(duì)苯二異氰酸酯和分別置于45℃熔融后，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間2min溫度170℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為3min，轉(zhuǎn)速為500rpm，反應(yīng)溫度為190℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于100℃的烘箱中烘干、熟化12h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例六
將聚己二酸丁二醇酯二醇與修飾過的長(zhǎng)鏈聚乙二醇按質(zhì)量比1∶1混合均勻，制備原料大分子多元醇。取30份大分子多元醇100℃熔融后，真空脫水；10份二苯基甲烷二異氰酸酯和5份1，4-丁二醇分別置于50℃熔融后，原料經(jīng)過流量計(jì)精確計(jì)量輸入雙螺桿預(yù)混機(jī)組中，控制反應(yīng)時(shí)間2min溫度150℃。將混合均勻的物料注入雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行反應(yīng)擠出，控制反應(yīng)時(shí)間為1min，轉(zhuǎn)速為400rpm，反應(yīng)溫度為240℃，經(jīng)水下切粒得到熱塑性聚氨酯彈性體。將所得熱塑性聚氨酯彈性體置于200℃的烘箱中烘干、熟化4h，得到所需耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體。
實(shí)施例一至實(shí)施例六的耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體的性能比較，以及其在同樣條件下制得的耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體性能如表1所示：
表1
如表1所示，本發(fā)明所制備的耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體熔點(diǎn)140～170℃，拉伸強(qiáng)度15～40mpa，斷裂伸長(zhǎng)率350～650％，所制耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯耐靜水壓大于10000mmh2o，透濕率大于5000g/m2*24hrs，是一種優(yōu)異的高透防水透濕材料。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：耐溫型高透防水透濕熱塑性分子結(jié)構(gòu)上采用“硬段-環(huán)境感應(yīng)區(qū)-無定形區(qū)”的多嵌段結(jié)構(gòu)，通過引入非規(guī)整基團(tuán)調(diào)節(jié)環(huán)境感應(yīng)區(qū)域的結(jié)晶溫度，形成了良好耐溫性，加工溫度范圍擴(kuò)大，加工型良好，力學(xué)性能優(yōu)異；本發(fā)明制備熱塑性聚氨酯彈性體采用一步法，制備工藝穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備要求不高，成本低，可大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的聚氨酯熱塑性彈性體塑化加工良好，可按需調(diào)節(jié)透濕性，可降解，綠色環(huán)保無污染，可廣泛用于服裝、家居、醫(yī)療用品類領(lǐng)域；對(duì)應(yīng)其他市售同等質(zhì)量高透濕防水薄膜用熱塑性聚氨酯，本發(fā)明所制備耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯彈性體平均熔點(diǎn)高于其5℃以上，同時(shí)在高溫條件下加工性能和防水透濕性保持穩(wěn)定。本發(fā)明制備的彈性體具有良好的耐溫性，加工溫度范圍擴(kuò)大；機(jī)械性能優(yōu)異，保持了彈性體優(yōu)良的韌性、耐水解性、耐久性，分子量分布均一；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、過程控制穩(wěn)定，加工方式多樣，可通過流延或吹膜制備出耐溫型高透防水透濕熱塑性聚氨酯薄膜。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。