一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法；该方法先将热塑性聚氨酯颗粒与水按质量比1:0.8‐4的比例加入反应釜中，向反应釜中加入液态二氧化碳，控制反应釜中压强和温度，使反应釜内二氧化碳处于超临界状态，将反应釜内温度升温到90‐140℃；保温；将釜内物料放入压力罐中，保压，并降温至70℃以下，对热塑性聚氨酯弹性体颗粒进行一次发泡，控制反应釜与压力罐的容积比为1:15‐30；将一次发泡颗粒放入储罐中进行二次常压发泡，得到热塑性弹性体发泡珠粒；去除发泡珠粒表面水份；经过48小时以上的常温常压熟化，得产品。本发明专利技术产品具有泡孔均匀、致密、尺寸小、闭孔率高，成型制品强度高、回弹性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了；该方法先将热塑性聚氨酯颗粒与水按质量比1:0.8‐4的比例加入反应釜中，向反应釜中加入液态二氧化碳，控制反应釜中压强和温度，使反应釜内二氧化碳处于超临界状态，将反应釜内温度升温到90‐140℃；保温；将釜内物料放入压力罐中，保压，并降温至70℃以下，对热塑性聚氨酯弹性体颗粒进行一次发泡，控制反应釜与压力罐的容积比为1:15‐30；将一次发泡颗粒放入储罐中进行二次常压发泡，得到热塑性弹性体发泡珠粒；去除发泡珠粒表面水份；经过48小时以上的常温常压熟化，得产品。本专利技术产品具有泡孔均匀、致密、尺寸小、闭孔率高，成型制品强度高、回弹性好等特点。【专利说明】
本专利技术涉及一种热塑性聚氨酯弹性体，特别是涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡 珠粒及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨脂弹性体（Thermoplastic polyurethane)是一种新型的有机高分子 合成材料，属于高分子聚合物，可以代替橡胶（rubber),软性聚氯乙烯材料（pvc)。热塑性 聚氨酯弹性体有聚酯型、聚醚型和脂肪族三类，白色透明无规则球状或椭圆形颗粒，相对密 度1. 10 - 1. 25。热塑性聚氨酯弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强 度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能。 以热塑性聚氨酯弹性体材料为基本成分，通过物理或化学方法填充大量气泡，制 得的泡沫材料，与纯热塑性弹性体材料相比，具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音 隔热性能好、美观实用等一系列特点，已在工业、农业、建筑、交通运输、军工、航空航天、体 育、日用品等领域获得了广泛应用，如制作各种坐垫、衬垫、床垫、建筑材料、包装材料、体育 用鞋、保温隔热材料、汽车配件、防撞防震材料及装饰材料等。 中国专利技术专利申请 CNl〇36422〇OA(申请号 2〇1：31〇7〇64442 ;申请日 2〇13· I2· 2〇) 公开了一种发泡热塑性聚氨酯珠粒，该发泡珠粒包含100份热塑性聚氨酯颗粒、1 -10份泡 孔尺寸稳定剂、1 - 35份熔体粘度调节剂；该发泡热塑性聚氨酯珠粒在180°C下的熔体粘度 为8000 - 15000泊；珠粒泡孔直径为500 - 800微米；该珠粒是通过采用挥发性发泡剂将包 含泡孔尺寸稳定剂与熔体粘度调节剂的热塑性聚氨酯粒子浸渍在水悬浮液中，然后发泡来 生产；由于需要借助泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂才能实现发泡，要使用螺杆挤出机 等设备，原料成本和生产成本较高，而且通过泡孔尺寸稳定剂与熔体粘度调节剂控制泡孔 尺寸，珠粒泡孔直径为500 -800微米，难以达到400微米以下，发泡珠粒的泡孔致密性不够， 产品的弹性相对较差，强度不够高。 现有的其他技术也存在CN103642200A类似的问题，都需要借助泡孔尺寸稳定剂 或者成核剂才能实现发泡，如W02007082838等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种无需借助成核剂或者泡孔尺寸 稳定剂的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法，制得的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠 粒泡孔直径为400微米以下，且泡孔直径分布范围窄，发泡珠粒制品弹性高、强度高。 本专利技术目的通过如下技术方案实现： -种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的制备方法，包括如下步骤： 1)将热塑性聚氨酯弹性体颗粒与水按质量比1:0. 8 -4的比例加入反应釜中，启动 搅拌； 2)向反应釜中加入二氧化碳，控制反应釜中压强和温度，使反应釜内二氧化碳处 于超临界状态； 3)对反应釜进行加热，将反应釜内温度升温到（90 - 140) °C ;保温； 4)通过连接反应釜和压力罐的阀门，将反应釜内物料在压力作用下进入压力罐 中，保压，并自然降温至70°C以下，对热塑性聚氨酯弹性体颗粒进行一次发泡，控制反应釜 与压力罐的容积比为1:15 - 30 ;通过疏水阀排水； 5)将一次发泡颗粒放入储罐中进行二次常压发泡并停留30分钟以上，得到初级 的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒； 6)干燥去除初级的热塑性弹性体发泡珠粒表面水份；经过48小时以上的常温常 压熟化，得到成品热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒。 优选地，所述热塑性聚氨酯颗粒与水的质量比为1:1 - 1. 5。 所述将反应釜内温度升温到（90 - 140) °C的升温速度小于每分钟2°C。 所述保压的压力为（0· 3 - 1. 0)MPa。 所述降温至70°C以下为降温至常温?60°C。 步骤1)所述热塑性聚氨酯弹性体颗粒的粒径直径大小控制为1 - 5mm。 步骤1)所述保温为保温5分钟以上。 步骤6)所述干燥为通过流化床干燥。 -种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒，由上述制备方法制得，热塑性聚氨酯弹性体 发泡珠粒的泡孔直径小于400微米；优选为50 - 300微米。 本专利技术使用超临界二氧化碳作为发泡剂，基于超临界二氧化碳极大的扩散系数、 很强的溶解能力和良好的流动性，使得超临界状态下的二氧化碳极易渗透到热塑性弹性体 内部，且二氧化碳在粒子内部分散均匀，使得发泡粒子泡孔均匀且致密；因而本专利技术不用使 用成核剂、泡孔稳定剂等进行改性，就可得到泡孔均匀、泡孔尺寸小的发泡珠粒。 本专利技术利用两次降压发泡工艺，第一次降压使得弹性体在膨胀时由于粒子外界有 压力存在降低了粒子内部和外部环境的压差，从而降低了弹性体在温度较高的情况下膨胀 过程中所承受的拉伸应力，避免弹性体承受过高的拉伸应力而造成较大的永久变形，一次 发泡后弹性体温度迅速下降，弹性体的抗拉伸应力提高，弹性极限应力提高，且给予弹性体 粒子一个应力恢复的时间，然后第二次减压到常压进行第二次发泡。本专利技术利用二次发泡 膨胀工艺，避免现有发泡工艺突然急速降压的常压造成的弹性体材料在急速膨胀过程中， 弹性体承受超过弹性体弹性极限过高的应力，致使弹性体出现较大的永久变形，泡孔内气 体在减压的过程中出现塌陷而不能恢复和弹性差的缺陷。本专利技术不但可以进一步提高发泡 倍率，更主要的是由于温度的降低，弹性体抗拉伸强度提高使得弹性体包裹气体的能力提 高，使得发泡粒子弹性更好且不易出现塌陷。 相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果： 1、本专利技术利用市场常用的热塑性弹性体颗粒，无需进行改性，最大限度保留弹性 体本身的性能，简化生产工序，降低生产成本。 2、本专利技术采用超临界二氧化碳作为发泡剂，充分发挥超临界二氧化碳特性，使得 热塑性弹性体发泡珠粒泡孔致密（100 - 150个/平方毫米），产品弹性优异，强度高； 3、本专利技术采用二次发泡工艺，有效避免发泡过程中弹性体材料在膨胀过程中的严 重超弹性极限现象，避免发泡珠粒出现凹陷不能恢复现象； 4、本专利技术所得发泡粒子堆积密度（或倍率）易控制，调整范围宽，可得到堆积密度 60 - 300g/L发泡珠粒。 5、本专利技术所得产品由于泡孔致密、泡孔尺寸小、对弹性体强度影响小等特点，使得 成型制品具备弹性好、强度高、表观缺陷少等优异的性能，解决了现有工艺所得产品泡孔 大、强度降低、回弹性差的缺点。 6、本专利技术所得发泡珠粒可以用EPP成型机制成制品，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将热塑性聚氨酯弹性体颗粒与水按质量比1:0.8‑4的比例加入反应釜中，启动搅拌；2)向反应釜中加入二氧化碳，控制反应釜中压强和温度，使反应釜内二氧化碳处于超临界状态；3)对反应釜进行加热，将反应釜内温度升温到(90‑140)℃；保温；4)通过连接反应釜和压力罐的阀门，将反应釜内物料在压力作用下进入压力罐中，保压，并自然降温至70℃以下，对热塑性聚氨酯弹性体颗粒进行一次发泡，反应釜与压力罐的容积比为1:15‑30；通过疏水阀排水；5)将一次发泡颗粒放入储罐中进行二次常压发泡并停留30分钟以上，得到初级的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒；6)干燥去除初级的热塑性弹性体发泡珠粒表面水份；经过48小时以上的常温常压熟化，得到成品热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡惠民，林俊平，马唐扬，李志豪，
申请(专利权)人：汕头市新力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44