CN109943079A

CN109943079A - 一种聚酰胺弹性体发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109943079A
Application number: CN201910203422.1A
Authority: CN
Inventors: 冯新星; 张华�; 梁高勇; 潘凯
Original assignee: Institute of Quartermaster Engineering Technology Institute of Systems Engineering Academy of Military Sciences
Current assignee: Institute of Quartermaster Engineering Technology Institute of Systems Engineering Academy of Military Sciences
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明公开了一种聚酰胺弹性体发泡材料及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)聚酰胺弹性体、熔体粘度调节剂、泡孔成核剂和发泡助剂的混合物经挤出机挤出得到发泡用前体；(2)发泡用前体进行升温，然后通入物理发泡剂使反应釜增压，以使物理发泡剂达到超临界状态，经保温保压后进行泄压，再经冷却定型即得。本发明制备的聚酰胺弹性体发泡材料具备质轻、柔软性好、泡孔尺寸大小均匀、发泡材料密度低、发泡效果好等优点，同时针对聚酰胺弹性体熔体粘度和熔体强度较低、发泡困难的特点，引入熔体粘度调节剂来改善熔体粘度与强度利于发泡，制备工艺简单，适合推广使用。

Description

一种聚酰胺弹性体发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺弹性体发泡材料及其制备方法，属于高聚物材料的发泡技术领域。

背景技术

泡状材料是通过在聚合物基体中引入大量的气泡而形成的一种复合材料，这种材料由于具备质轻、比表面积大、比强度高、导热率低、隔热隔音性能好、可吸收冲击载荷等特点，可应用在缓冲材料、包装运输、减震阻尼、鞋底、汽车装饰件等领域，在现实生活中占据着重要的地位。随着科技的发展，研究的深入，目前常用的发泡材料种类越来越多，其中基于聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等的发泡材料应用较广，主要集中在汽车轻量化、建筑、包装、交通运输、工业与农业等领域。现如今随着各行业逐渐追求轻质化，发泡材料在市场上的应用前景越来越广，消费量逐渐加大，发泡材料的制备显得越来越重要。

目前常用发泡材料虽然具备很大的优势，但在实际应用与制备中或多或少存在一定的缺陷，如：聚苯乙烯发泡材料虽具有高的刚性，但是其回弹性低、不易降解；聚氨酯发泡材料虽可具备一定的回弹性与柔性，但在制备过程中会释放异氰酸酯等对人体有害的残留物；聚丙烯与聚乙烯发泡材料韧性较差、耐高温性较差等；这些因素限制了其应用范围。

聚酰胺弹性体由聚酰胺硬段与聚醚或聚酯软段组成，具备塑料与弹性体的双重优势，具有很多材料无法媲美的优势，柔韧性好、比重轻、耐磨耐疲劳、低温特性好等，目前已经成为汽车、航空航天、体育用品、电子机械、渗透分离等领域不可或缺的高附加值材料。但聚酰胺弹性体熔融后粘度与强度相对较差，材料粘度太低不能包裹生长的气泡，易造成气泡合并或破裂，导致发泡成型困难，故需要制备聚酰胺弹性体发泡材料必须解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酰胺弹性体发泡材料及其制备方法，所述聚酰胺弹性体发泡材料具备质轻、柔软性好、泡孔尺寸大小均匀、发泡材料密度低、发泡效果好等优点，且制备工艺简单。

本发明所提供的聚酰胺弹性体发泡材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)酰胺弹性体、熔体粘度调节剂、泡孔成核剂和发泡助剂的混合物经挤出机挤出得到发泡用前体；

(2)所述发泡用前体进行升温，然后通入物理发泡剂使反应釜增压，以使所述物理发泡剂达到超临界状态，经保温保压后进行泄压，再经冷却定型即得所述聚酰胺弹性体发泡材料。

上述的制备方法中，所述聚酰胺弹性体为由聚酰胺与聚醚或聚酯形成的嵌段共聚物；

所述聚酰胺弹性体可采用现有常规的方法进行制备；

所述聚酰胺可为聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺1010、聚酰胺1212、聚酰胺1012、聚酰胺1111、聚酰胺1011、聚酰胺1313、聚酰胺1211、聚酰胺1311和聚酰胺1312中的至少一种；

所述聚醚可为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中至少一种。

所述聚酯为聚己内酯二醇和/或聚碳酸酯型二醇。

上述的制备方法中，所述熔体粘度调节剂为柠檬酸；

所述聚酰胺弹性体与所述柠檬酸的质量比可为100：7～60，具体可为100：7～10、100：10～60、100：7、100：10或100：60。

上述的制备方法中，所述泡孔成核剂可为滑石粉、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土和纳米碳酸钙中至少一种；

上述的制备方法中，所述发泡助剂可为抗氧剂、润滑剂、交联剂和/或抗紫外剂，，可根据需要可加入所需的发泡助剂；

所述抗氧剂可为抗氧剂1010和/或抗氧剂1098；

所述润滑剂可为硬脂酸和/或不饱和脂肪酸锌；

所述交联剂可为双叔丁基过氧化异丙基苯和/或过氧化二异丙苯；

所述抗紫外剂可为六甲基磷酰三胺、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮中至少一种。

所述物理发泡剂可为氮气、氩气、二氧化碳气体、低沸点的卤代烃或脂肪烃等；

所述卤代烃可为氯(代)甲烷、二氯甲烷、氯(代)乙烷、氯(代)丙烷、氯(代)丁烷等；

所述脂肪烃可为丙烷、丁烷等。

上述的制备方法中，步骤(1)中，采用双螺杆挤出机进行挤出，所述挤出的条件如下：

转速为30～200转/分钟，工作温度为160～230℃。

上述的制备方法中，所述发泡用前体呈直径为1～5mm的颗粒状，其表面光滑。

上述的制备方法中，步骤(2)中，所述保温保压的条件如下：

温度为150～210℃，压力为3～25MPa，时间为0.5～5小时。

上述的制备方法中，步骤(2)中，所述酰胺弹性体、所述熔体粘度调节剂、所述泡孔成核剂与所述发泡助剂的质量比可为100：7～60：0.5～10：0～5，但所述发泡助剂的量不为零；

本发明方法制备的聚酰胺弹性体发泡材料，密度为0.05～0.2g/cm³，泡孔直径为10～200μm。

本发明利用挤出成型的方法制备发泡用前体，通过采用聚酰胺弹性体、熔体粘度调节剂、泡孔成核剂及发泡助剂均匀混合，挤出成型制备符合要求的发泡用前体；然后利用物理发泡的方法制备聚酰胺弹性体发泡材料，通过加入物理发泡剂，控制温度与压力、成型工艺等制备发泡材料。本发明制备的聚酰胺弹性体发泡材料具备质轻、柔软性好、泡孔尺寸大小均匀、发泡材料密度低、发泡效果好等优点，同时针对聚酰胺弹性体熔体粘度和熔体强度较低、发泡困难的特点，引入熔体粘度调节剂来改善熔体粘度与强度利于发泡，制备工艺简单，适合推广使用。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

将1000g聚酰胺弹性体(聚酰胺1012和聚碳酸酯型二醇共聚弹性体，两者质量比例20：80)、70g柠檬酸、5g纳米碳酸钙、4g抗氧剂1010、30g双叔丁基过氧化异丙基苯混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，控制挤出机螺杆转速为80转/分钟，挤出机工作温度控制在160℃，挤出并造粒，制备符合要求的发泡用前体颗粒，直径为1mm；将上述制备得到的发泡用前体加入到高压反应釜中，开启搅拌，升温至180℃，通入氯(代)丙烷使釜内压力达到15MPa，并在此温度与压力下保持3小时后，通过泄压装置快速泄压，并经过冷却定型，得到聚酰胺弹性体发泡材料，性能如表1中所示。

实施例2、

将1000g聚酰胺弹性体(聚酰胺1212和聚四氢呋喃醚二醇共聚弹性体，两者质量比例25：75)、100g柠檬酸、100g纳米二氧化硅、10g硬脂酸、10g六甲基磷酰三胺混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，控制挤出机螺杆转速为100转/分钟，挤出机工作温度控制在220℃，挤出并造粒，制备符合要求的发泡用前体颗粒，直径为5mm；将上述制备得到的发泡用前体加入到高压反应釜中，开启搅拌，升温至210℃，通入氮气使釜内压力达到3MPa，并在此温度与压力下保持5小时后，通过泄压装置快速泄压，并经过冷却定型，得到聚酰胺弹性体发泡材料，性能如表1中所示。

实施例3、

将1000g聚酰胺弹性体(聚酰胺66和聚丙二醇共聚弹性体，两者质量比例18：82)、600g柠檬酸、25g滑石粉、10g抗氧剂1098、20g不饱和脂肪酸锌、30g过氧化二异丙苯和20g的2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑混合均匀，然后加入双螺杆挤出机中，控制挤出机螺杆转速为150转/分钟，挤出机工作温度控制在230℃，挤出并造粒，制备符合要求的发泡用前体颗粒，直径为3mm；将上述制备得到的发泡用前体加入到高压反应釜中，开启搅拌，升温至150℃，通入二氧化碳使釜内压力达到25MPa，并在此温度与压力下保持0.5小时后，通过泄压装置快速泄压，并经过冷却定型，得到聚酰胺弹性体发泡材料，性能如表1中所示。

对比例1、

按照实施例3的步骤进行制备，不同之处在于不添加熔体粘度调节剂，所得发泡材料的性能如表1中所示。

表1发泡材料性能

由表1中的数据可以看出，本发明方法所制备的聚酰胺弹性体发泡材料具备质轻、柔软性好、泡孔尺寸大小均匀、发泡材料密度低、回弹性好、强度高、发泡效果好(断裂伸长率低)等优点。

以上所述实例仅为本发明的举例说明而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，任何他人在不脱离本发明的内容研究范围情况下，相关技术人员对此所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚酰胺弹性体发泡材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)聚酰胺弹性体、熔体粘度调节剂、泡孔成核剂和发泡助剂的混合物经挤出机挤出得到发泡用前体；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚酰胺弹性体为由聚酰胺与聚醚或聚酯形成的嵌段共聚物；

所述聚酰胺为聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺1010、聚酰胺1212、聚酰胺1012、聚酰胺1111、聚酰胺1011、聚酰胺1313、聚酰胺1211、聚酰胺1311和聚酰胺1312中至少一种；

所述聚醚为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中至少一种；

所述聚酯为聚己内酯二醇和/或聚碳酸酯型二醇。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述熔体粘度调节剂为柠檬酸；

所述聚酰胺弹性体与所述柠檬酸的质量比为100：7～60。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述泡孔成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土和纳米碳酸钙中至少一种；

所述发泡助剂为抗氧剂、润滑剂、交联剂和/或抗紫外剂；

所述物理发泡剂为氮气、氩气、二氧化碳气体、低沸点的卤代烃或脂肪烃。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，采用双螺杆挤出机进行挤出，所述挤出的条件如下：

转速为30～200转/分钟，工作温度为160～230℃。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述发泡用前体呈直径为1～5mm的颗粒状。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述保温保压的条件如下：

温度为150～210℃，压力为3～25MPa，时间为0.5～5小时。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述聚酰胺弹性体、所述熔体粘度调节剂、所述泡孔成核剂与所述发泡助剂的质量比为：100：7～60：0.5～10：0～5，但所述发泡助剂的量不为零。

9.权利要求1-8中任一项所述方法制备的聚酰胺弹性体发泡材料。

10.根据权利要求9所述的聚酰胺弹性体发泡材料，其特征在于：所述聚酰胺弹性体发泡材料的密度为0.05～0.2g/cm³，泡孔直径为10～200μm。