新型多功能性TPU材料研究及产业化
来源:成果转化处、省对外科技交流中心 时间:2017-11-08 16:22
 1.课题来源与背景
    近年来,由于新产品不断的开发,热塑性PU弹性体的用量正持续地增加中,为塑胶加工业者开创低成本、高附加价值的产业新契机。因此,加大TPU的生产及产品升级力度可以加速淘汰低性能、高污染材料的使用,具有良好的社会效益;同时也可以创造更多的高薪、高技术的就业岗位,为地区引进高素质人才起到推动作用。然而目前,我国许多TPU生产厂主要以间歇法生产为主,且软件技术欠缺,配方设计滞后,工艺技术落后,产品质量稳定性差,导致生产出的TPU 材料出现耐热、耐水解、成型性差,产品回收时物性保持率差,应用范围受限,生产效率不高等问题。
2.技术原理与性能指标
    (1)技术原理
    ①生产配方方面:配方中按一定的比例引入内能较大、热分解温度高的异氰脲酸酯和聚碳化二亚胺,异氰脲酸酯等多种基团可以产生协同效应,生产出的产品具有耐热、耐水解、耐黄变等多种较强功效克服了传统TPU产品耐热、耐水解、成型性差,产品回收时物性保持率差等特点。
    ②生产工艺方面:在原有生产TPU 的设备上运用连续式预聚法生产工艺,将小型双螺杆挤出机加热段的驱动端、末端分别设置第一、二进料口。先将二异氰酸酯和聚酯多元醇同时灌注第一进料入口,经过加热混合反应成预聚体后,小分子扩链剂再通过第二进料口与预聚体均匀混合导入主挤出机的进料入口。可以弥补聚酯多元醇反应性比小分子扩链剂低而造成的TPU 分子链中硬段和软段分布不
均匀的效果,生产出来的TPU 在拉伸性能、撕裂性能和耐磨性能方面效果更好,同时也能够使得高分子量聚酯多元醇和二异氰酸酯的反应更加地充分。
    ③生产设备方面:采用用于连续式生产TPU 的微量供料机,由储料桶、马达、马达减速机、千分表、传动机构、底座、出料管组成,实现精确计量,同时可以根据实际生产的需要调整助剂的供应量;采用双螺杆挤出机采用连续换网装置,实现不需要停下水下切粒机和双螺杆挤出机,通过液压助力并在加热套和熔融物料的保温下直接推动滑块进行滤网更换,所用滑块经过预热后使用更方便,大大
减少原料的浪费,有效地提高生产效益。
   (2)性能指标
    ①比重:1.224(g/cm3);②硬度:55(邵氏硬度D);③拉力强度:38.5(MPa);④断裂伸长率:475(%),⑤100%抗拉模数:14.9(MPa);⑥撕裂强度:194(KN/m)
3.技术的创造性与先进性
    ①双螺杆挤出机采用连续换网装置,实现不需要停下水下切粒机和双螺杆挤出机,通过液压助力并在加热套和熔融物料的保温下直接推动滑块进行滤网更换,所用滑块经过预热后使用更方便,大大减少原料的浪费,有效地提高生产效益。
    ②配方中引入内能较大、热分解温度高的异氰脲酸酯,聚碳化二亚胺,异氰脲酸酯等多种基团。生产出的产品具有TPU具有耐热、耐水解、耐黄变等多种较强功效并且生产工艺高度自动化,克服了传统TPU产品耐热、耐水解、成型性差,产品回收时物性保持率差,生产效率不高等问题。
4.技术的成熟程度
    本项目经泉州市科技局组织专家进行验收,项目的创新性、技术性、效益、前景等方面都达到预期的效果,专家组一致同意项目通过验收。项目在昆山吉诺贸易有限公司、宁波东川游泳池设备有限公司等省内外多家企业开展应用。满足了TPU(热可塑性聚氨酯塑料粒)高效率生产的基本需求大大的提升了产能,也解决了传统连续式工艺对生产特殊用途TPU的限制,适应了当前市场系统化及灵活性、高品质、高效率、规范化的TPU(热可塑性聚氨酯塑料粒)生产的发展。
5.应用情况及存在的问题
    本项目技术水平国内领先,采用公司的多个已获得专利技术的设备和独特的生产加工工艺,运用连续式预聚发生产工艺,并在配方中引入内能较大、热分解温度高的异氰脲酸酯,聚碳化二亚胺,异氰脲酸酯等多种基团。生产出的TPU具有耐热、耐水解、耐黄变等多种较强功效并且生产工艺高度自动化,有效的解决了上述面临的问题。即满足了TPU(热可塑性聚氨酯塑料粒)高效率生产的基本需求大大的提升了产能,也解决了传统连续式工艺对生产特殊用途TPU的限制,适应了当前市场系统化及灵活性、高品质、高效率、规范化的TPU(热可塑性聚氨酯塑料粒)生产的发展。
    本项目的产品也主要销给泉州地区的鞋材、成衣、充气玩具、运动器材、皮箱、皮包等生产商,随着项目的大规模产业化推广,将极大的激活省内的多元醇、异氰酸酯等原材料供应市场,更将促进我国橡、塑料等制品的升级换代,促进聚氨酯产业的发展。
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