CN109337343A - 一种高载荷缓冲材料及其制备方法 - Google Patents

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王光阜
赵玮
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明属于化工材料制备领域，尤其涉及一种高载荷缓冲材料及其制备方法，以原料总重量的百分含量计，该高载荷缓冲材料由以下原料制成：发泡粒子10‑95％、浇注型聚氨酯弹性体5‑90％，本发明的一种高载荷的缓冲材料具有轻质，优异的力学性能、耐磨性能，以及高压缩强度与较低的压缩变形，同时制备方法简单。

Description

一种高载荷缓冲材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料制备领域，尤其涉及一种高载荷缓冲材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有较宽泛的硬度范围，优异的耐磨性、机械强度、耐水、耐油、耐化学腐蚀、耐霉菌，对环境友好，等优点。微孔发泡热塑性聚氨酯弹性体具有优异的缓冲性能，发明专利CN 102660113 A公布了一种热塑性聚氨酯微孔弹性体及其制备方法，其是将TPU混合可膨胀微球通过注塑加工工艺制备得到。发明专利EP-A-692516采用化学发泡剂和可膨胀微球混合物通过注塑加工制备得到微孔热塑性聚氨酯弹性体材料。这种方法制备得到的缓冲材料内部泡孔尺寸均匀性差、密度较高，限制了其广泛的应用。
浇注型聚氨酯弹性体(CPU)是指材料在成型前物料体系为液体，可浇注，反应固化直接成型的制品。因CPU的原料选择范围大，产品的硬度范围宽，特别适合于大中型制品的生产。目前CPU广泛的应用于鞋底原液、铺装材料、家具以及缓冲材料等领域。作为缓冲支撑材料，其重量大，较高硬度的CPU制品虽然有一定的支撑强度，但缓冲性能就会急剧下降，这一定程度也限制了其该领域的应用。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种高载荷缓冲材料及其制备方法，该缓冲材料具有轻质、高载荷、压缩强度高与变形性小的特点，其制备方法简单。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高载荷缓冲材料，以原料总重量的百分含量计，由以下原料制成：发泡粒子10-95％、浇注型聚氨酯弹性体5-90％。
本发明的有益效果是：本发明材料具有轻质、高载荷、压缩强度高与变形性小的特点，其制备方法简单。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述发泡粒子的密度为0.05-0.8g/cm3，优选为0.05-0.6g/cm3，最优选为0.08-0.5g/cm3，颗粒直径0.5-10㎜，优选1-8㎜，特别优选2-8㎜。
进一步，所述发泡粒子为热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种的混合物。
进一步，以重量份计，所述浇注型聚氨酯弹性体由以下原料制成：多异氰酸酯20-50份、多元醇40-75份、扩链剂2-8份、催化剂0.2-0.8份与填料0.2-5份。
进一步，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。
进一步，所述多元醇为聚醚二醇、聚酯二醇中的一种或两者的混合物。
进一步，所述聚酯二醇的分子量为500-2000g/mol，所述聚醚二醇的分子量为600-1000g/mol。
进一步，所述扩链剂为乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一种或几种的混合物，所述催化剂为三乙胺、二甲基环己基胺、N-甲基吗啉、2-(二甲氨基乙氧基)乙醇、钛酸酯、二乙酸亚锡、二月桂酸亚锡二乙酸二丁锡、二月桂酸二丁锡中的一种或几种的混合物，所述的填料包括二氧化硅、氧化锌、滑石粉、双三氟甲烷黄酰亚胺锂与硅藻土中的一种或几种的混合物。
本发明提供一种高载荷的缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：将发泡粒子与浇注型聚氨酯弹性体混匀，加压固化，得到本高载荷缓冲材料。
进一步，所述固化温度为20-100℃，固化时间为1-30min，加压压强控制在0.1-1Mpa。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
将246.63kg密度为0.18g/cm3的发泡热塑性聚氨酯粒子与35kg的二苯基甲烷二异氰酸酯、60kg的1000g/mol分子量的聚醚二醇、10kg的乙二醇、0.2kg的三乙胺、0.5kg的二氧化硅进行混合，混合均匀后填入成型机的模具中，闭合模具，温度设定为80℃，压力设定为0.6MPa，固化反应2min后，采用温度为15℃的水冷却5min，打开模具得到该缓冲材料。
实施例2
将104.5kg密度为0.32g/cm3的发泡热塑性聚酯粒子与30kg的二苯基甲烷二异氰酸酯、65kg的1000g/mol分子量的聚醚二醇、8kg的乙二醇、0.5kg的二乙酸亚锡、1kg的氧化锌进行混合，混合均匀后填入成型机的模具中，闭合模具，温度设定为85℃，压力设定为0.8MPa，固化反应5min后，采用温度为15℃水冷却15min，打开模具得到该缓冲材料。
实施例3
将167.4kg密度为0.12g/cm3的发泡聚丙烯粒子与38kg的甲苯二异氰酸酯、58kg的1000g/mol分子量的聚醚二醇、13kg的乙二醇、0.6kg的二月桂酸二丁锡、2kg的滑石粉进行混合，混合均匀后填入成型机的模具中，闭合模具，温度设定为65℃，压力设定为0.3MPa，固化反应8min，采用温度为10℃水冷却6min，打开模具得到该缓冲材料。
实施例4
将57.24kg密度为0.1g/cm3的发泡聚乙烯粒子与42kg的甲苯二异氰酸酯、56kg的1000g/mol分子量的聚醚二醇、7kg的乙二醇、0.3kg的二月桂酸二丁锡、1kg的双三氟甲烷黄酰亚胺锂进行混合，混合均匀后填入成型机的模具中，闭合模具，温度设定为60℃，压力设定为0.6MPa，固化反应6min，采用温度为25℃水冷却12min，打开模具得到该缓冲材料。
实施例5
将26.925kg密度为0.08g/cm3的发泡聚苯乙烯粒子与36kg的甲苯二异氰酸酯、62kg的1000g/mol分子量的聚醚二醇、9kg的乙二醇、0.5kg的三乙胺、0.2kg的硅藻土进行混合，混合均匀后填入成型机的模具中，闭合模具，温度设定为90℃，压力设定为0.5MPa，固化反应6min，采用温度为15℃水冷却3min，打开模具得到该缓冲材料。
对比实施例1
原料配方以及制备工艺均和实施例1相同，唯一不同对比实施例1中不加发泡热塑性聚氨酯粒子，制备得到普通CPU缓冲材料。
对比实施例2
将3Kg选自美瑞新材料股份有限公司的牌号为E185的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和30g市售碳酸氢钠在高速搅拌机中混合均匀，注入注塑机料斗注塑发泡，机筒温度分别设置为160℃，170℃，175℃，喷嘴温度设置165℃，注射压力60MPa，模具温度为30℃，制备得到微孔TPU缓冲材料。
本发明实施例中所使用的发泡热塑性聚氨酯粒子和发泡热塑性聚酯粒子均选自美瑞新材料股份有限公司，发泡聚丙烯粒子、发泡聚乙烯粒子和发泡聚苯乙烯粒子均为市售常规发泡粒子。
对实施例1-5及对比实施例1-2所制备的缓冲材料进行物性测试，测试结果如下表1
表1实施例1-5及对比实施例1-2所制备缓冲材料的物性数据
由表1的物性数据我们可以看出，相比对比实施例1中普通CPU缓冲材料，本发明所得缓冲材料既保证了其他优异的物性，且又具有超轻质的突出优势；相比对比实施例2中微发泡TPU缓冲材料，本发明的一种高载荷的缓冲材料具有轻质，优异的力学性能，耐磨性能，高压缩强度以及较低的压缩变形的全面优势，因此也表明本发明所述的缓冲材料具有高载荷的能力以及缓冲减震能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高载荷缓冲材料，其特征在于，以原料总重量的百分含量计，由以下原料制成：发泡粒子10-95％、浇注型聚氨酯弹性体5-90％。
2.根据权利要求1所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述发泡粒子的密度为0.05-0.8g/cm3，粒径为0.5-10mm。
3.根据权利要求1所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述发泡粒子为热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，以重量份计，所述浇注型聚氨酯弹性体由以下原料制成：多异氰酸酯20-50份、多元醇40-75份、扩链剂2-8份、催化剂0.2-0.8份与填料0.2-5份。
5.根据权利要求4所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。
6.根据权利要求4所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述多元醇为聚醚二醇、聚酯二醇中的一种或两者的混合物。
7.根据权利要求6所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述聚酯二醇的分子量为500-2000g/mol，所述聚醚二醇的分子量为600-1200g/mol。
8.根据权利要求4所述一种高载荷缓冲材料，其特征在于，所述扩链剂为乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，2-丙二醇、1,3-丙二醇中的一种或几种的混合物，所述催化剂为三乙胺、二甲基环己基胺、N-甲基吗啉、2-(二甲氨基乙氧基)乙醇、钛酸酯、二乙酸亚锡、二月桂酸亚锡二乙酸二丁锡、二月桂酸二丁锡中的一种或几种的混合物，所述填料为二氧化硅、氧化锌、滑石粉、双三氟甲烷黄酰亚胺锂、硅藻土中的一种或几种的混合物。
9.一种如权利要求1-8任一项所述一种高载荷缓冲材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将发泡粒子与浇注型聚氨酯弹性体的合成原料混匀，加压固化，得到本高载荷缓冲材料。
10.根据权利要求9所述一种高载荷缓冲材料的制备方法，其特征在于，所述固化温度为20-100℃，固化时间为1-30min，加压压力控制在0.1-1Mpa。
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