一种包衣热塑性聚氨酯颗粒

文档序号：1196889 发布日期：2020-09-01 浏览：8次 >En<

阅读说明：本技术 一种包衣热塑性聚氨酯颗粒 (Coated thermoplastic polyurethane particle ) 是由姜志国潘小帆姚明张均徐瑞芬蒋国昌李开军于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种包衣热塑性聚氨酯颗粒,其包括：芯核,所述芯核为热塑性聚氨酯固体颗粒；包衣层,所述包衣层设置在所述芯核的外表面上,且包覆所述芯核；所述包衣层为偏二氯乙烯聚合物。本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒带有PVDC包衣层,可以有效地保护芯核的热塑性聚氨酯颗粒,能够有效地阻隔水汽侵入,便于热塑性聚氨酯颗粒的运输和储存,避免了非常复杂的真空干燥预处理。同时,本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒制备过程简便,具有非常高的工业应用价值。(The present application provides a coated thermoplastic polyurethane particle comprising: a core, wherein the core is a thermoplastic polyurethane solid particle; a coating layer disposed on an outer surface of the core and coating the core; the coating layer is a vinylidene chloride polymer. The coated thermoplastic polyurethane particles have the PVDC coating layer, so that the thermoplastic polyurethane particles of the core can be effectively protected, the water vapor invasion can be effectively blocked, the transportation and the storage of the thermoplastic polyurethane particles are convenient, and the very complicated vacuum drying pretreatment is avoided. Meanwhile, the coated thermoplastic polyurethane particles are simple and convenient in preparation process and have very high industrial application value.)

一种包衣热塑性聚氨酯颗粒

技术领域

本申请涉及高分子材料技术领域，具体地是涉及一种热塑性聚氨酯 (TPU)颗粒包衣复合结构。

背景技术

热塑性聚氨酯(Themoplastic Ployurethane，简称TPU)是聚氨酯家族21 世纪以来新兴的品种。TPU适应现代塑料加工工艺(注塑成型、挤出成型、压延成型、吹塑成型、流延成型、喷涂成型和刮涂成型等)和装备，具有以下优点：

①TPU加工工艺简单，对操作人员要求低。TPU的加工过程没有化学反应，是固体融化到固化成型的过程，主要依靠设备和模具，对加工人员技术水平要求低。

②TPU加工效率高。以TPU注塑成型加工工艺为例，与浇注聚氨酯(Castpolyurethane，简称CPU)的加工过程所需时间比较，如表1所示，总体匡算， TPU加工效率是CPU的10倍以上。

③TPU加工工艺环保性能好，成品率高。TPU加工过程没有溶剂及液体小分子化学品，加工环境符合环保要求。

④TPU加工成品质量稳定，边角料少。

基于以上原因，TPU材料日益受到聚氨酯行业生产、加工和应用领域企业的欢迎，逐步替代传统浇注型聚氨酯(CPU)。

表1 CPU浇注成型与TPU注塑成型所需时间比较

目前，TPU简便的加工特性和优异的使用性能，使聚氨酯材料的应用领域越来越广泛，但是，TPU易吸潮性限制了其发展速度。TPU吸潮性的原因在于，分子结构中含有氨基甲酸酯键，极性强，可以通过氢键吸附水分，引起较高吸湿率。TPU在储存和运输过程中(一般为3～12个月)，其吸水率可以达到0.1％～1.5％。如果TPU的吸潮率大于1％，在加工成型过程中， 120～220℃温度下会引起氨基甲酸酯键水降解，并引发水气化发泡，影响制品致密性，带来外观和性能的缺陷。

传统TPU加工需要进行真空干燥预处理，其工艺参数真空度为 -0.095～0.100MPa，温度为60～110℃，时间为3～12h。这样的处理需要添加专用设备(锥形真空干燥机)、降低生产效率、增加能耗、需要更多人工并可能导致材料热降解的风险。本申请包衣热塑性聚氨酯颗粒能够有效解决这一问题。

发明内容

本申请通过PVDC包衣TPU颗粒，解决现有TPU颗粒吸水率高的问题。避免现有TPU颗粒运输储存条件要求高、保存时间短、使用前需要真空脱水、产品加工病害多等问题。

本申请提供一种包衣热塑性聚氨酯颗粒，其特征在于，包括：

芯核，所述芯核为热塑性聚氨酯固体颗粒，

包衣层，所述包衣层设置在所述芯核的外表面上，且包覆所述芯核；所述包衣层为偏二氯乙烯聚合物。

在一种实施方式中，所述热塑性聚氨酯固体颗粒的平均粒径为 0.5-10mm。

在一种实施方式中，所述包衣层的厚度为…-…mm。

在一种实施方式中，所述偏二氯乙烯聚合物选自偏二氯乙烯的均聚物和偏二氯乙烯的共聚物中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述偏二氯乙烯聚合物选自偏二氯乙烯的共聚物，所述偏二氯乙烯的共聚物的共聚单体选自氯乙烯、丙烯腈和(甲基)丙烯酸酯中的一种或多种。

在一种实施方式中，在所述偏二氯乙烯聚合物中，源自偏二氯乙烯的单元占85％～100wt％，基于所述偏二氯乙烯聚合物的总重量。

在一种实施方式中，所述包衣层的水汽透过率为0～1.00g/㎡·24h，在 23℃测定。

在一种实施方式中，所述包衣层占所述包衣热塑性聚氨酯颗粒总重量的 3％～15％。

本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒带有PVDC包衣层，可以有效地保护芯核的热塑性聚氨酯颗粒，能够有效地阻隔水汽侵入，便于热塑性聚氨酯颗粒的运输和储存，避免了非常复杂的真空干燥预处理。同时，本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒制备过程简便，具有非常高的工业应用价值。

附图说明

图1是本申请一种热塑性聚氨酯的阻隔包覆涂层的整体结构示意图。

其中，附图标记说明如下：1为TPU基体颗粒、2为PVDC包衣层。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

如图1所示，本申请公开一种包衣热塑性聚氨酯颗粒，其包括：

芯核1，所述芯核1为热塑性聚氨酯固体颗粒，

包衣层2，所述包衣层2设置在所述芯核1的外表面上，且包覆所述芯核1；所述包衣层2为偏二氯乙烯聚合物。

在本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒中，塑性聚氨酯颗粒(TPU颗粒)为固体颗粒，形状为规则或不规则形状，包括但不限于大米粒状、绿豆状、圆柱体、球体、长方体和立方体等。在一种实施方式中，TPU颗粒(1)的平均粒径为0.5～10mm，按照《ASTM D1921-1989塑料粒径(筛析法)标准试验方法》测试。

在本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒中，所述包衣层的水汽透过率为 0～1.00g/㎡·24h，在23℃测定。在一种实施方式中，包衣层2为偏二氯乙烯聚合物。本申请的发明人发现，现有技术的一些包衣材料例如用于尿素等的控释包衣剂不能满足TPU包衣水汽透过率不大于1.00(g/㎡·24h,23℃)的要求；同时，尿素控释包衣剂等对TPU性能劣化影响大，不能用于TPU包衣。但是，本申请的发明人发现，使用偏二氯乙烯聚合物(PVDC)作为热塑性聚氨酯颗粒的包衣层，可以有效地保护芯核的热塑性聚氨酯颗粒，能够有效地阻隔水汽侵入。PVDC包衣层可阻隔水汽向TPU颗粒传导，增加TPU 颗粒储运防潮性能；降低TPU颗粒吸湿率，简化TPU后续加工的干燥工序，节约能源和时间，提高TPU加工效率；避免TPU加工过程中因原料吸潮引起的降解和发泡病害，提高TPU制品的质量。

在一种实施方式中，偏二氯乙烯聚合物选自偏二氯乙烯的均聚物和偏二氯乙烯的共聚物中的一种或多种。优选地，所述偏二氯乙烯聚合物选自偏二氯乙烯的共聚物，所述偏二氯乙烯的共聚物的共聚单体选自氯乙烯、丙烯腈和(甲基)丙烯酸酯中的一种或多种。优选地，在所述偏二氯乙烯聚合物中，源自偏二氯乙烯的单元占85％～100wt％，基于所述偏二氯乙烯聚合物的总重量。

在本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒中，所述包衣层占所述包衣热塑性聚氨酯颗粒总重量的3％～15％，例如5％-10％等。在一种实施方式中，所述包衣层的厚度为0.05-0.50mm。

形成本申请的包衣热塑性聚氨酯颗粒的方法可以包括如下步骤：

提供PVDC包衣剂；

提供TPU颗粒；

在TPU颗粒上形成PVDC包衣层。该步骤可以采用热硫化床包衣工艺来进行。

其中，热硫化床包衣工艺可以如下进行：

①硫化床预热。底喷流化床包衣机的准备：开启底喷流化床包衣机，预热底喷流化床包衣机进口引风温度至60～110℃。

②PVDC包膜剂制备。称取PVDC，加热至50～90℃。

③TPU颗粒投料。称取TPU颗粒，并投入底喷流化床包衣机。

④包衣涂覆工段。调整硫化床引风机风量至200m³/h，流化床进口引风温度80～90℃，对TPU颗粒预热5～20分钟。使用蠕动泵抽取步骤②中的 PVDC包衣剂，保持底喷流化床包衣机底喷流量为3～30mL/min，底喷空压 0.2MPa。

⑤干燥固化，保持底喷流化床包衣机进风口温度60～110℃，引风机风量调至100～200m³/h，对底喷流化床内已包衣颗粒进行干燥3～30分钟。

⑥冷却工段，冷区温度为室温～50℃，冷却时间5～30min。

在制备得到PVDC包衣TPU颗粒之后，可以对其进行一系列测试：

(1)PVDC含量计算。PVDC重量/(TPU重量+PVDC重量)。

(2)储存加速实验。在恒温恒湿箱中进行加速试验，试验温度75℃，相对湿度75％，标准包装储存7天。

(3)试样制备。应用塑料注塑机，制备注塑试样，用于测试。注塑机从料筒到喷嘴温度依次为80℃、140℃、180℃、210℃和200℃。螺杆压力15MPa。模具温度15℃。保压时间30s。

(4)目视外观质量。

(5)数均分子量测试。从注塑样条中取样，应用液相色谱(GPC)测试数均分子量。

(6)硬度测试。按照《GB T 2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)标准》测试。

(7)拉伸强度和断裂伸长率测试。500g注塑机，按照《GB T 1701-2001 硬质橡胶拉伸强度和拉断伸长率的测定》制样测试。

(8)判据设定。按照硬度、拉伸强度、断裂伸长率与原始技术指标变化率不大于10％，作为判据。三个技术指标变化率都小于10％时，PVDC包衣 TPU颗粒可有效阻隔水汽侵入。

下面结合具体的实施例对本发明作出进一步说明。

对比实施例1

本对比实施例1提供了无包衣的TPU颗粒。所述的TPU颗粒平均粒径为3.0mm；表面未包衣PVDC；PVDC重量百分含量为0。

对比实施例1放入恒温恒湿箱，模拟加速储存。然后采用锥形真空干燥机进行干燥处理(-0.098～0.1MPa，60～110℃，0.5～12h)。

本对比实施例中，应用塑料注塑机，制备注塑试样，用于测试。注塑机从料筒到喷嘴温度依次为80℃、140℃、180℃、210℃和200℃。螺杆压力 15MPa。模具温度15℃。保压时间30s。

从注塑试样中取样，测试评价目视表面外观、数均分子量、硬度、吸水率，拉伸强度和断裂伸长率，进行综合评价。

对比实施例2

本对比实施例提供了无包衣的TPU颗粒。所述的TPU颗粒平均粒径为 3.0mm；表面未包衣PVDC；PVDC重量百分含量为0。

对比实施例2放入恒温恒湿箱，模拟加速储存。

本对比实施例2中，应用塑料注塑机，制备注塑试样，用于测试。注塑机从料筒到喷嘴温度依次为80℃、140℃、180℃、210℃和200℃。螺杆压力15MPa。模具温度15℃。保压时间30s。

从注塑试样中取样，测试评价目视表面外观、数均分子量、硬度、吸水率，拉伸强度和断裂伸长率，进行综合评价。

实施例3

本实施例提供了PVDC包衣TPU颗粒。所述PVDC包衣层为偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物，其中VDC含量为85％，水汽透过率1.0g/㎡·24h,23℃，TPU 颗粒平均粒径为4.0mm。

按照热硫化床包衣工艺制备PVDC包衣TPU颗粒，PVDC重量百分含量为15％。

本实施例放入恒温恒湿箱，模拟加速储存。

本实施例中，应用塑料注塑机，制备注塑试样，用于测试。注塑机从料筒到喷嘴温度依次为80℃、140℃、180℃、210℃和200℃。螺杆压力15MPa。模具温度15℃。保压时间30s。