在第一步反應(yīng)中,低聚物二醇和過量二異氰酸酯反應(yīng)生成氨酯鍵,從而形成端異氰酸酯基的線型鏈,其分子量和熔融黏度較低,便于與擴鏈劑混合。在第二步反應(yīng)中,加入擴鏈劑與端異氰酸酯基預(yù)聚物反應(yīng),進一步使預(yù)聚物分子結(jié)合成氨酯鍵,從而產(chǎn)生高分子量的TPU。
半預(yù)聚體法與預(yù)聚體法差別不大,它是將計量的低聚物二元醇和二異氰酸酯同時投入反應(yīng)釜中,進行攪拌升溫,當(dāng)溫度升至70~75℃時投入計量的二元醇擴鏈劑,迅速攪拌5~10 min后,溫度達100~105℃時倒入涂有脫模劑的瓷盤中,放入烘箱中80 ℃下(10~22 h)后形成生膠,再經(jīng)破碎即得到TPU成品。
在間歇合成法中,根據(jù)原料的計量混合方式可分為手工計量法和機械計量法兩種。手工計量法適合小批量生產(chǎn),TPU產(chǎn)品的加工性能和力學(xué)性能不穩(wěn)定,但設(shè)備、工藝和操作都簡單;機械混合法適合大批量生產(chǎn),計量準(zhǔn)確,混合均勻,TPU產(chǎn)品的加工性能和力學(xué)性能比較穩(wěn)定,但設(shè)備投資高,操作復(fù)雜。
1)手工計量法
手工計量法是最簡單的合成TPU方法,其過程一般包括原料的稱量、混合、注盤、硫化、造粒。設(shè)備有不銹鋼反應(yīng)釜、電動攪拌器、物料盤和破碎機。下面舉例采用該方法合成TPU的配方、工藝條件和力學(xué)性能。
實例3-1 配方(質(zhì)量份)PBA(M.=849)
工藝過程:將脫過水的 PBA 和 BDO 加入4 L的反應(yīng)釜中,用加熱套加熱,并于 110 ℃攪拌10min后,加入MDI,強烈攪拌1min后,傾入料盤(涂過脫模劑),放入140℃烘箱(有氮氣保護)烘3.5h,使聚合反應(yīng)完全。冷卻,取出tpu彈性體。