一种发泡TPU材料及其发泡工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种发泡TPU材料及其发泡工艺，包括以下步骤：a)通过TPU树脂与碳酸丙烯酯和结晶成核助剂等混合以后，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒，制备成改性TPU微粒；b)发泡TPU珠粒是将上述改性的TPU微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的TPU发泡珠粒。该发明专利技术不仅解决了TPU重量大、硬度高、减震性能差等问题。同时，相对于现有的发泡技术，该发泡工艺降低了生产成本，提高了生产效率，更有利于进行产业化生产，可广泛应用于汽车内饰件，包装材料、建筑材料，隔热材料等领域。

Foamed TPU material and foaming process thereof

The invention discloses a TPU foaming material and foaming process, which comprises the following steps: a) by TPU resin and propylene carbonate and nucleating additives mixed after the extruder mixing, extruding, drawing, cutting, preparation of modified TPU particles; b) foaming TPU beads is the modified TPU particles into a reaction kettle, and heating and pressurizing, the polypropylene particles produced internal pressure expansion under high temperature and pressure, and at the moment of release to the atmosphere, so as to obtain a magnification of TPU foam beads. The invention not only solves the problems of large weight, high hardness and poor damping performance of the TPU. At the same time, compared with the existing foaming technology, the foaming process and reduces the production cost, improve production efficiency, more conducive to industrial production, can be widely used in automotive interior parts, packaging materials, building materials, insulation materials and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种发泡TPU材料及其发泡工艺
本专利技术涉及TPU材料领域，尤其涉及TPU发泡材料及其发泡工艺。
技术介绍
TPU(Thermoplasticpolyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，是介于橡胶和塑料的一类高分子材料，其硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，也是替代PVC和PU的最理想的材料。TPU主要分为有聚酯型和聚醚型之分。其中聚酯类产品具有较好的耐热性以及耐化学药品性，广泛用在取代PVC制品的用途上。聚醚类则具有较佳的耐低温性、耐水解性以及防霉抗菌性，广泛用在与水接触的相关制品上。如今，生活水平的不断提高，人们对TPU各项性能的要求也日益提高。为了解决TPU重量大、硬度高、减震性能差等问题，对TPU材料通过物理或者化学方法进行发泡得到微发泡的TPU材料，拓宽了TPU材料的应用领域，已日益受到人们的重视。利用超临界CO2，采用挤出法或浸润法进行TPU的物理发泡是一项绿色先进的技术。但是，浸润发泡法的设备体积庞大，产能受设备大小直接影响，且在生产过程中，气体浸润进入聚合物时间比较长，通常单生产周期需要2-3h，生产效率难以大幅度提高；而挤出发泡法所制备的发泡产品发泡率仅达70％左右，发泡的粒子皮厚，回弹性差，发泡TPU材料的软硬度较难控制。为解决以上发泡工艺，尤其是解决挤出发泡生产的发泡TPU材料发泡率较低和软硬度难控制的问题，本专利技术针对聚醚类TPU进行改性，尤其是采用了具有增塑和控制CO2吸收与释放的特殊的助剂碳酸丙烯酯，进而使用共混技术，先制得适合于发泡的TPU微粒，再进一步采用先进的超临界CO2釜式发泡和温度、CO2压力的精确控制及可控的泄压技术，利用分阶式的发泡方式，制备高倍率、闭孔率达到90％以上的发泡TPU材料。整个过程不存在化学交联反应，完全可回收再利用，绿色环保，且生产效率与发泡倍率较高，完全符合工业化生产的需要，可广泛应用于汽车内饰件，包装材料、建筑材料，隔热材料等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有挤出TPU发泡工艺的不足，对TPU材料进行共混改性，制备改性TPU粒子。然后采用先进的超临界CO2釜式发泡法，以解决TPU重量大、硬度高、减震性能差等问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种发泡TPU材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：TPU树脂100，碳酸丙烯酯2.0～5.0，结晶成核剂0.01～2.0；一种发泡TPU材料的发泡工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将计量的TPU树脂、结晶成核剂和碳酸丙烯酯等高速混合均匀，经双螺杆挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒，制备成改性TPU微粒。(2)将上述改性的TPU微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使改性TPU微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气压，从而得到一定倍率的TPU发泡珠粒。所述加压方式采用注入超临界CO2，进行汽化加压，加压压力P在0.3～3Mpa。进一步地，所述的TPU树脂为聚醚类TPU粒子，熔点在160℃～190℃之间，且邵A硬度范围在60HA～95HA之间。进一步地，所述的结晶成核剂颗粒的粒子在0.5～5μm之间。进一步地，所述的结晶成核剂为硼酸锌、滑石粉、碳酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸钙等的一种或者几种组合添加。进一步地，在发泡TPU材料的发泡工艺步骤(2)中，所述反应釜内还包括助剂，所述助剂为分散剂、消泡剂中的一种或两种，添加量为改性TPU微粒总质量的0.1％～1％。碳酸丙烯酯可以作为高分子的溶剂和增塑剂，同时，它还有优异的吸收CO2的作用，化工分离中，经常利用较高压力下，碳酸丙烯酯吸收CO2，而在较低压力下，CO2又可以从碳酸丙烯酯溶液中解析出来的原理进行脱碳分离。本申请的专利技术人，在无数次的尝试中发现，经过共混改性的TPU微粒投入反应釜以后，加压下TPU和碳酸丙烯酯吸收CO2，而在瞬间释放压力至大气压的过程中，碳酸丙烯酯释放出CO2，从而起到调控和提高TPU的发泡倍率的作用，同时，还可以通过碳酸丙烯酯的加入量，控制发泡TPU材料软硬度。本专利技术的有益效果：本专利技术在现有聚醚类TPU树脂粒子的基础上，通过加入具有增塑和吸CO2脱CO2双重性能的碳酸丙烯酯作为助剂，与结晶成核剂等共混改性，并采用先进的超临界CO2釜式发泡法，对TPU进行发泡处理，制备高倍率且倍率可控的发泡TPU材料，解决了TPU重量大、硬度高、减震性能差等问题。同时，相对于现有的制备方法，该发泡工艺降低了生产成本，提高了生产效率，更有利于进行产业化生产。同时，考虑成型成本问题，在成型时具有节省蒸汽的优势。具体实施方式下面对本专利技术作进一步的详细描述。下表是实施例1-实施例7的主要材料的配料表(表中所列为重量份)：下表是实施例1-实施例7中结晶成核剂和加工助剂的配料表(表中所列为重量份)：下表是实施例1-实施例7制备的发泡TPU的部分性能数据：从上表性能数据可以发现，由于没有加入碳酸丙烯酯，实施例7的发泡TPU材料的发泡倍率和闭孔率虽然可以达到较高的水平，但发泡TPU材料的软硬度变化较窄。在实施例2～实施例6中，加入了不同量的碳酸丙烯酯，除了发泡倍率和闭孔率有一定程度提高以外，发泡TPU的软硬度变化明显变宽，说明碳酸丙烯酯的加入确实可以起到调整发泡TPU软硬度的作用。以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发泡TPU材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：TPU树脂100，碳酸丙烯酯2.0～5.0，结晶成核剂0.01～2.0。

【技术特征摘要】
1.一种发泡TPU材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：TPU树脂100，碳酸丙烯酯2.0～5.0，结晶成核剂0.01～2.0。2.根据权利要求1所述的发泡TPU材料，其特征在于，所述的TPU树脂为聚醚类TPU粒子，熔点在160℃～190℃之间，且邵A硬度范围在60HA～95HA之间。3.根据权利要求1所述的发泡TPU材料，其特征在于，所述的结晶成核剂为硼酸锌、滑石粉、碳酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸钙等的一种或者几种组合添加；结晶成核剂颗粒的粒子在0.5～5μm之间。4.根据权利要求1～3所述的一种发泡TPU材料的发泡工艺，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪忠斌，陈明清，侯荣杰，刘士荣，东为富，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32