在第一步反应中,低聚物二醇和过量二异氰酸酯反应生成氨酯键,从而形成端异氰酸酯基的线型链,其分子量和熔融黏度较低,便于与扩链剂混合。在第二步反应中,加入扩链剂与端异氰酸酯基预聚物反应,进一步使预聚物分子结合成氨酯键,从而产生高分子量的TPU。
半预聚体法与预聚体法差别不大,它是将计量的低聚物二元醇和二异氰酸酯同时投入反应釜中,进行搅拌升温,当温度升至70~75℃时投入计量的二元醇扩链剂,迅速搅拌5~10 min后,温度达100~105℃时倒入涂有脱模剂的瓷盘中,放入烘箱中80 ℃下(10~22 h)后形成生胶,再经破碎即得到TPU成品。
在间歇合成法中,根据原料的计量混合方式可分为手工计量法和机械计量法两种。手工计量法适合小批量生产,TPU产品的加工性能和力学性能不稳定,但设备、工艺和操作都简单;机械混合法适合大批量生产,计量准确,混合均匀,TPU产品的加工性能和力学性能比较稳定,但设备投资高,操作复杂。
1)手工计量法
手工计量法是最简单的合成TPU方法,其过程一般包括原料的称量、混合、注盘、硫化、造粒。设备有不锈钢反应釜、电动搅拌器、物料盘和破碎机。下面举例采用该方法合成TPU的配方、工艺条件和力学性能。
实例3-1 配方(质量份)PBA(M.=849)
工艺过程:将脱过水的 PBA 和 BDO 加入4 L的反应釜中,用加热套加热,并于 110 ℃搅拌10min后,加入MDI,强烈搅拌1min后,倾入料盘(涂过脱模剂),放入140℃烘箱(有氮气保护)烘3.5h,使聚合反应完全。冷却,取出tpu弹性体。