技術領域

本發明涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體改性方法，具體涉及一種二次造粒增強熱塑性聚氨酯彈性體的方法，屬于材料加工領域。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性(TPU)體作為一種典型的嵌段聚合物的一種，它的整根分子鏈分為兩部分，一部分是由二元醇組成的軟鏈段，另一部分則是由二異氰酸酯與擴鏈劑共同構成結構更為規整的硬段，不同原料或者相同原料之間的不同配比，都會造成軟段和硬段的不同，繼而對熱塑性聚氨酯彈性體的結構和性能產生較大的影響。通常情況下，熱塑性聚氨酯彈性體在通過配方和工藝的調整下以獲得理想性能參數。在這個過程中主要通過調整軟硬段分子量及軟硬段含量比例，以調整原料的硬度、韌性等性能參數。但是軟硬段含量比例對材料性能調節是有上限的，例如當硬段含量超過45％以上，再提高就對材料性能提升沒有效果。也可以在熱塑性聚氨酯彈性體中添加填料來提高性能參數，但是填料在提高彈性體一項性能的同時往往伴隨著另一項性能的降低，如添加一定量的碳酸鈣可以提高彈性體的硬度，但是彈性體的韌性卻因碳酸鈣的加入而降低。以上這些對熱塑性聚氨酯彈性體性能的增強產生了限制。

發明內容

本發明的主要目的在于解決上述不足，通過一種熱塑性聚氨酯彈性體二次混合造粒的方法，獲得增強的熱塑性彈性體。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種二次造粒增強熱塑性聚氨酯彈性體的方法，所述方法包括將輔料熱塑性聚氨酯彈性體加入主料熱塑性聚氨酯彈性體中混合，采用二次造粒得熱塑性聚氨酯彈性體，其中輔料熱塑性聚氨酯彈性體的質量為主料熱塑性聚氨酯彈性體的5％-95％，輔料熱塑性聚氨酯彈性體的分子量大于主料熱塑性聚氨酯彈性體。

本發明在主料TPU中加入另一種輔料TPU，熔融共混二次造粒，因兩種TPU的高度相容性，通過擠出設備的剪切力，彼此結合成一種物質，形成一種單相體系狀態。傳統而言，TPU分子結構基本是線性的，但是在此種狀態共混結合的兩種物質，兩種TPU大分子鏈產生強烈的相互作用，分子鏈相互纏繞，形成一定的物理交聯，產生的網絡結構增強TPU性能，同時兩種TPU的優勢互補，進而得到更強的熱塑性聚氨酯彈性體。

輔料熱塑性聚氨酯彈性體的分子量大于主料熱塑性聚氨酯彈性體，一般而言，TPU的分子量在一定程度內對力學性能有較大的影響，分子量增加，則TPU材料的拉伸強度、伸長率和硬度有所增加，在主料TPU中加入分子量大的輔料TPU，通過輔料TPU優異的力學性能來增強主料TPU，而且兩者之間不僅僅是簡單的物理混合，而是在擠出設備的剪切力下，分子鏈相互纏繞，形成性能明顯大于主料和輔料的新型熱塑性聚氨酯彈性體。

輔料熱塑性聚氨酯彈性體的質量為主料熱塑性聚氨酯彈性體的5％-95％，進一步優選，所述輔料熱塑性聚氨酯彈性體的質量為主料熱塑性聚氨酯彈性體的20％-80％。在這個范圍內，熱塑性聚氨酯彈性體的性能隨著輔料含量的增加而增加，用戶可以根據輔料TPU添加量的不同來調節TPU性能的不同提升。

在二次造粒過程中，除了添加輔料熱塑性聚氨酯彈性體，還可以添加增強纖維來共混擠出造粒，增強纖維的添加量為總量的5-10％，這些增強纖維可以為碳纖維、玻璃纖維、硼纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、聚酰亞胺纖維中的一種或多種，增強纖維均勻穿插在主料TPU和輔料TPU形成的分子鏈網絡結構中，可以在保證共混物原來的加工性能的基礎上，大幅度提高共混物的物理力學性能。

進一步優選，碳纖維和聚酯纖維以質量比為1：(1-2)混合，加入熱塑性聚氨酯彈性體中共混擠出造粒。

作為優選，主料熱塑性聚氨酯彈性體和輔料熱塑性聚氨酯彈性體在高速混合機中混合5-10min。兩種TPU在加入擠出設備前需要混合均勻，有利于后續擠出造粒的均勻性。

作為優選，所述二次造粒在單螺桿擠出機進行。TPU材料對剪切力敏感，雙螺桿擠出機的高剪切力會破壞TPU本身的物性。

作為優選，所述單螺桿擠出機長徑比為16-25，壓縮比為2-4。本發明選擇的單螺桿擠出機產生的剪切力適合TPU的加工，在保證TPU混合均勻的前提下，又可以避免激烈的剪切而使得材料分解裂化從而降低制品力學物性。

作為優選，所述單螺桿擠出機轉速為25-60r/min，溫度為180-220℃。由于TPU對剪切敏感，轉速太高轉速易導致TPU分解，太低則因停留時間過長也導致分解，一般螺桿轉速設定于25-60r/min范圍。