CN104098786B - 一种etpu发泡微球的制备以及应用 - Google Patents

Abstract

一种ETPU发泡微球的制备以及应用，它涉及材料科学领域。它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯、改性聚丙烯、非晶态α‑烯烃共聚物、发泡剂、交联剂、接枝助剂、填充补强剂、加工助剂。它的制备方法为：发泡粒料制备、ETPU发泡微球制备、发泡微球粘合、模压定型。它采用聚氨酯为主材，以改性聚丙烯、非晶态α‑烯烃共聚物、以及其余加工助剂相辅，先制备发泡微球母粒，双螺杆加工制作聚氨酯发泡微球，后以胶粘、模压形式制得成品。工艺简单、设备投入小，生产过程易于控制，同时做的制品质轻，具有环境友好之功能。

Description

一种ETPU发泡微球的制备以及应用

技术领域：

本发明涉及材料科学领域，尤其是一种聚氨酯发泡微球的制备方法以及应用，具体涉及将聚氨酯发泡微球应用到汽车配件、体育用品、鞋类工业及生活日用品。

背景技术：

泡沫塑料常用乙烯醋酸乙烯酯作为基材，然后EVA发泡倍率高时，材料变形大，力学性能明显下降，且存在耐磨性、粘合性以及与其他物质相容性差等缺陷，大大降低了其使用率，因此开发更加优异的高倍率泡沫塑料迫在眉睫。

热塑性聚氨基甲酸酯，下文简称聚氨酯，是众所周知的热塑性弹性体，其具有很高的拉伸和撕裂强度，良好的低温柔软性，具备一定的耐磨性和抗刮性，对油、脂肪以及很多溶剂的高稳定性以及对紫外辐射的稳定性，使其大量应用在汽车配件、体育用品、鞋类工业及生活日用品。

聚氨酯比重较大，为了制得较轻材料应用于鞋底、鞋垫、泡沫塑料领域，则需要开发低密度聚氨酯产品。传统EPS工艺需采用4，4二氨基二苯甲烷作为发泡剂，操作具一定危险性，对设备需求较大，而且生产稳定性欠佳，控制困难。

发明内容：

本发明的目的是提供一种ETPU发泡微球的制备以及应用，它采用聚氨酯为主材，以改性聚丙烯、非晶态α-烯烃共聚物、以及其余加工助剂相辅，先制备发泡微球母粒，双螺杆加工制作聚氨酯发泡微球，后以胶粘、模压形式制得成品。工艺简单、设备投入小，生产过程易于控制，同时做的制品质轻，具有环境友好之功能。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯(TPU)50-70份、改性聚丙烯20-40份、非晶态α-烯烃共聚物5-20份、发泡剂1-10份、交联剂0.5-2.5份、接枝助剂(TMPTMA)0.5-2份、填充补强剂5-20份、加工助剂2-5份。

本发明的制备方法为：

S1、发泡粒料制备：热塑性聚氨酯(TPU)、改性聚丙烯，非晶态α-烯烃共聚物，发泡剂、交联剂，加工助剂按比例充分混合后，密炼机组密炼造粒制得发泡粒料，密炼机造粒温度160℃，密炼时间13min，造粒机造粒温度130℃；

S2、ETPU发泡微球制备：将制得粒料充分搅拌后，加入TMPTMA接枝助剂进行接枝改性，接枝助剂质量分数1.5-3％充分混合后在双螺杆挤出机挤出切粒，口模压力设定10-35Mpa，口模温度设定130-170℃，制得ETPU发泡微球；

S3、发泡微球粘合：所制得的ETPU发泡微球，选择特定的发泡倍率，相对应的密度，以水性聚氨酯为溶体在常温下均匀搅拌，放置0.5小时，制得ETPU发泡微球初坯溶体；

S4：模压定型：将制得发泡溶体导入既定的模腔，施加一定的压力，压力设定10-15Mpa，在80-100度左右热压成型，模具的形状根据制品所需形状1∶1设定。

上述制备方法中，所述的改性聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，其成分有乙烯丙烯共聚单体、丙烯单体组成，采用茂金属催化技术制得。其乙烯含量为9％-15％不等，可有一种或者不同种型号混合而成，MI为6-30。

上述制备方法中，所述的热塑性聚氨酯全称热塑性聚氨基甲酸酯，市购，通用型号的一种或者集中混合均可。

上述制备方法中，所述的非晶态α-烯烃共聚物是用特种催化剂，单独以丙烯或乙烯，1-丁烯进行合聚反应而得，是无定型烯烃共聚物。

上述制备方法中，所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠中的一种或者按比例混合而成。

上述制备方法中，所述的交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或者多种混合而成。

上述制备方法中，所述的接枝助剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

上述制备方法中，所述的加工助剂为过氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸、AO抗氧化剂、防老剂中的一种或者多种混合而成。

上述制备方法中，所述的填充补强剂为白炭黑，学名二氧化硅，粒径1500目。

本发明的有益效果在于：采用ETPU发泡微球方式设定，取材容易、成本低廉，采用工艺简单，设备投入少，客服了传统化学发泡和超临界物理发泡工艺复杂，设备投入大，控制困难等缺点，采用密炼机制备发泡母粒、双螺杆挤出机改性接枝发泡，模具热压成型系列工艺，所得制品密度为0.05-0.9，性能十分优异，具有环境友好，不破坏大气层的优点。

具体实施方式：

具体实施方式一：本具体实施方式采用以下技术方案：它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯50份，改性聚丙烯20份，非晶态α-烯烃共聚物10份，发泡剂5份，交联剂1份，接枝助剂2份，填充补强剂10份，加工助剂2份。

制备方法为：

1)将热塑性聚氨酯、改性聚丙烯、非晶态α-烯烃共聚物以及发泡剂、交联剂和加工助剂按比例投入混料机，充分混合；

2)将步骤(1)所得混合物在进行密炼机混炼10-15min，落料温度165℃；

3)将步骤(2)所得混合物密炼混合后的混合物进行开炼再混合，并进行束薄，束薄层厚度为1～1.2毫米；

4)将步骤(3)所得混合物在130℃下造料颗粒，制得发泡粒料。

5)将步骤(4)制得的发泡粒料均匀搅拌，加入接枝助剂进行接枝改性，经加料口投入长径比为55的双螺杆挤出机，挤出机各段温度设定为135℃，145℃，170℃，180℃，180℃180℃，经过直径1.1mm的圆孔口模，在出口处切粒，通过吹风机进入收集装置得到ETPU发泡微球，发泡倍数为15倍。

6)将步骤(5)所得ETPU发泡微球，放置于铁质容器，加入10-15％水性聚氨酯溶剂常温下均匀搅拌，后将粘合微球倒入设定好的模具中，模具尺寸根据实际所需设定，在80-100℃下恒温压制6分钟制得15倍数发泡成品。

本具体实施方式的有益效果在于：采用ETPU发泡微球方式设定，取材容易、成本低廉，采用工艺简单，设备投入少，客服了传统化学发泡和超临界物理发泡工艺复杂，设备投入大，控制困难等缺点，采用密炼机制备发泡母粒、双螺杆挤出机改性接枝发泡，模具热压成型系列工艺，所得制品密度为0.05-0.9，性能十分优异，具有环境友好，不破坏大气层的优点。

具体实施方式二：本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯50份，改性聚丙烯20份，非晶态α-烯烃共聚物7份，发泡剂2份，交联剂2份，接枝助剂2份，填充补强剂13份，加工助剂4份。ETPU发泡微球成品发泡倍数为20倍。其制备方法均与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯60份，改性聚丙烯20份，非晶态α-烯烃共聚物5份，发泡剂5份，交联剂2份，接枝助剂1份，填充补强剂5份，加工助剂2份。ETPU发泡微球成品发泡倍数为30倍。其制备方法均与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本具体实施方式与具体实施方式一的不同之处在于：它的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯50份，改性聚丙烯25份，非晶态α-烯烃共聚物10份，发泡剂5份，交联剂1.5份，接枝助剂1.5份，填充补强剂5份，加工助剂2份。ETPU发泡微球成品发泡倍数为30倍，用既定模具压制成品。其制备方法均与具体实施方式一相同。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是本发明的保护范围不仅限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明专利揭露的技术范围内，轻易想到的变化和更替，都应涵盖在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述ETPU发泡微球的质量比配方组成为：热塑性聚氨酯50-70份、改性聚丙烯20-40份、非晶态α-烯烃共聚物5-20份、发泡剂1-10份、交联剂0.5-2.5份、接枝助剂0.5-2份、填充补强剂5-20份、加工助剂2-5份；

所述ETPU发泡微球制品的制备方法为：

(S1)、发泡粒料制备：热塑性聚氨酯、改性聚丙烯，非晶态α-烯烃共聚物，发泡剂、交联剂，加工助剂按比例充分混合后，密炼机组密炼造粒制得发泡粒料，密炼机造粒温度160℃，密炼时间13min，造粒机造粒温度130℃；

(S2)、ETPU发泡微球制备：将制得粒料充分搅拌后，加入接枝助剂进行接枝改性，接枝助剂质量分数1.5-3％充分混合后在双螺杆挤出机挤出切粒，口模压力设定10-35Mpa，口模温度设定130-170℃，制得ETPU发泡微球；

(S3)、发泡微球粘合：所制得的ETPU发泡微球，选择特定的发泡倍率，相对应的密度，以水性聚氨酯为溶体在常温下均匀搅拌，放置0.5小时，制得ETPU发泡微球初坯溶体；

(S4)：模压定型：将制得发泡溶体导入既定的模腔，施加一定的压力，压力设定10-15Mpa，在80-100度热压成型，模具的形状根据制品所需形状1∶1设定；

所述的接枝助剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述的改性聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯，其成分有乙烯丙烯共聚单体、丙烯单体组成，采用茂金属催化技术制得。

3.根据权利要求1所述的一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠中的一种或者按比例混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述的交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或者多种混合而成。

5.根据权利要求1所述的一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述的加工助剂为过氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸、AO抗氧化剂、防老剂中的一种或者多种混合而成。

6.根据权利要求1所述的一种ETPU发泡微球制品的制备方法，其特征在于所述的填充补强剂为白炭黑，学名二氧化硅，粒径1500目。