CN111303548A - 一种ps/tpu超临界发泡复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PS/TPU超临界发泡复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：聚苯乙烯60～70份、热塑性聚氨酯弹性体20～26份、聚硅氧烷‑聚氨酯嵌段共聚物13～17份、碳纤维5～8份、氧化聚乙烯蜡4～6份、成核剂0.4～0.5份、交联剂1.4～1.8份、分散剂2.5～3.5份。本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升了产品的质量，拉伸强度高，力学性能好；压缩永久变形率低，回弹性能优异，具有高弹性；泡孔密度高，泡孔尺寸小，泡孔均匀，发泡效果好，兼具超轻性和良好的力学使用性能。

Description

一种PS/TPU超临界发泡复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子发泡材料技术领域，具体涉及一种PS/TPU超临界发泡复合材料及其制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。
聚合物发泡材料品种众多。对于塑料，大多数热塑性塑料和热固性塑料都能加工成泡沫塑料。典型的发泡材料如聚氨酯(PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫。聚烯烃泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、酚醛泡沫、环氧化物树脂泡沫等热塑性和热固性泡沫塑料，丁腈橡胶泡沫、热塑性弹性体泡沫及发泡淀粉、发泡植物纤维等天然高分子发泡材料。
聚苯乙烯(PS)发泡材料是一种性能卓越的泡沫材料，具有重量轻、隔热、防震、易成型等特性，主要应用于建筑物隔音绝热层、包装材料和容器等，逐渐成为最受广泛应用的泡沫材料。然而，单独的PS发泡材料具有质脆、易断裂、韧性差等缺点，这限制了PS发泡材料在一些方面的应用。
TPU名称为热塑性聚氨酯弹性体。主要分为聚酯型和聚醚型，它硬度范围宽(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，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，聚氨酯弹性体的硬度范围很宽，性能范围很宽，所以聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。
目前发泡材料的制备主要分为化学发泡和物理发泡，化学发泡一般使用偶氮类发泡剂，在发泡过程中会产生有害气体，且有化学物残留。传统的物流发泡方法包括以丁烷、氢氟类发泡剂等进行发泡。
超临界流体发泡作为物理发泡的一种，由于其清洁环保特性，逐渐得到广泛应用。然而超临界流体模压发泡制备过程，聚合物的超临界流体浸润饱和时间久，生产效率低。
但是，目前所使用的聚苯乙烯发泡材料还存在以下问题：
1、回弹性能差，使用过程中容易出现不可逆的形变，影响使用；
2、发泡效果不佳，导致泡泡孔尺寸大且不均匀，发泡倍率低等问题；
3、经发泡后，强度大大降低，力学性能差，综合使用性能差。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种PS/TPU超临界发泡复合材料及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种PS/TPU超临界发泡复合材料，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯60～70份、
热塑性聚氨酯弹性体20～26份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物13～17份、
碳纤维5～8份、
氧化聚乙烯蜡4～6份、
成核剂0.4～0.5份、
交联剂1.4～1.8份、
分散剂2.5～3.5份。
优选的，所述PS/TPU超临界发泡复合材料包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯65份、
热塑性聚氨酯弹性体23份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物15份、
碳纤维5.5份、
氧化聚乙烯蜡5份、
成核剂0.45份、
交联剂1.6份、
分散剂3份。
优选的，所述成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
优选的，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比为10：(3.5～4.5)：(1.5～2.2)。
优选的，所述交联剂为过氧化锌。
优选的，所述分散剂为无规聚苯乙烯马来酸酐。
优选的，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：光稳定剂2～3份。
优选的，所述光稳定剂为苯并三唑和/或二苯酮。
优选的，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：抗氧剂2～4份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
本发明还提供一种PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为120～130℃的条件下进行密炼共混15～30min，然后加入交联剂和成核剂在温度为130～135℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至130～140℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为135～145℃，该模具中二氧化碳气体的压力为14～17MPa。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升了产品的质量，制得的PS/TPU超临界发泡复合材料拉伸强度高，力学性能好(达到最优)；压缩永久变形率低，回弹性能优异，具有高弹性；泡孔密度高，泡孔尺寸(直径)小，泡孔均匀，发泡效果好，使本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料兼具超轻性和良好的力学使用性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的热塑性聚氨酯弹性体在本发明的原料体系中，与聚苯乙烯等相容性良好，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，可显著提高本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的回弹性能，且对聚苯乙烯具有增强增韧效果，可提高聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，既有含硅基团链段，又与聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体相容性良好，对二氧化碳具有良好的亲和性，具有很高的二氧化碳吸附量；二氧化碳的扩散速度快，添加后显著提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡能力；此外，在本发明的原料体系中，相容性良好，与热塑性聚氨酯弹性体等其他组分相互配合，起到良好的协同作用，进一步提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的回弹性能，且具有增强增韧效果，进一步提升了聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能以及耐热性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的碳纤维，主要起到增强作用，在本发明的原料体系中，相容性良好，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，显著提升了聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能；此外，适当比例的碳纤维对二氧化碳具有良好的亲和性，进一步增加了对二氧化碳的吸附量，使二氧化碳的扩散速度快，添加后显著提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡能力。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的成核剂，成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。纳米碳酸钙作为主要的成核剂，添加了适当比例的磷酸钙和双甲基丙烯酸锌作为辅助成核剂，纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌相互配合，起到良好的协同作用，大大降低了泡孔尺寸，提高泡孔密度，使泡孔更均匀，更好地形成闭孔结构，从而保证本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡效果好，保证产品的性能。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种PS/TPU超临界发泡复合材料，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯60～70份、
热塑性聚氨酯弹性体20～26份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物13～17份、
碳纤维5～8份、
氧化聚乙烯蜡4～6份、
成核剂0.4～0.5份、
交联剂1.4～1.8份、
分散剂2.5～3.5份。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料优选但不局限于包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯65份、
热塑性聚氨酯弹性体23份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物15份、
碳纤维5.5份、
氧化聚乙烯蜡5份、
成核剂0.45份、
交联剂1.6份、
分散剂3份。
在本实施例中，所述成核剂优选但不局限于为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
在本实施例中，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比优选但不局限于为10：(3.5～4.5)：(1.5～2.2)。
在本实施例中，所述交联剂优选但不局限于为过氧化锌。
在本实施例中，所述分散剂优选但不局限于为无规聚苯乙烯马来酸酐。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料优选但不局限于还包括：光稳定剂2～3份。
在本实施例中，所述光稳定剂优选但不局限于为苯并三唑和/或二苯酮。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料优选但不局限于还包括：抗氧剂2～4份。
在本实施例中，所述抗氧剂优选但不局限于为抗氧剂1010。
本实施例还提供一种PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为120～130℃的条件下进行密炼共混15～30min，然后加入交联剂和成核剂在温度为130～135℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至130～140℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为135～145℃，该模具中二氧化碳气体的压力为14～17MPa。
实施例2：
一种PS/TPU超临界发泡复合材料，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯60份、
热塑性聚氨酯弹性体20份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物13份、
碳纤维5份、
氧化聚乙烯蜡4份、
成核剂0.4份、
交联剂1.4份、
分散剂2.5份。
在本实施例中，所述成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
在本实施例中，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比为10：3.5：1.5。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌。
在本实施例中，所述分散剂为无规聚苯乙烯马来酸酐。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：光稳定剂2份。
在本实施例中，所述光稳定剂为苯并三唑。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：抗氧剂2份。
在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂、光稳定剂、抗氧剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为120℃的条件下进行密炼共混30min，然后加入交联剂和成核剂在温度为130℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至130℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为135℃，该模具中二氧化碳气体的压力为14MPa。
实施例3：
一种PS/TPU超临界发泡复合材料，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯70份、
热塑性聚氨酯弹性体26份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物17份、
碳纤维8份、
氧化聚乙烯蜡6份、
成核剂0.5份、
交联剂1.8份、
分散剂3.5份。
在本实施例中，所述成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
在本实施例中，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比为10：4.5：2.2。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌。
在本实施例中，所述分散剂为无规聚苯乙烯马来酸酐。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：光稳定剂3份；在本实施例中，所述光稳定剂为二苯酮。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：抗氧剂4份；在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂、光稳定剂、抗氧剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为130℃的条件下进行密炼共混15min，然后加入交联剂和成核剂在温度为135℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至140℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为145℃，该模具中二氧化碳气体的压力为17MPa。
实施例4：
一种PS/TPU超临界发泡复合材料，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯65份、
热塑性聚氨酯弹性体23份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物15份、
碳纤维5.5份、
氧化聚乙烯蜡5份、
成核剂0.45份、
交联剂1.6份、
分散剂3份。
在本实施例中，所述成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
在本实施例中，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比为10：4：1.85。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌。
在本实施例中，所述分散剂为无规聚苯乙烯马来酸酐。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：光稳定剂2.5份。
在本实施例中，所述光稳定剂为苯并三唑。
在本实施例中，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：抗氧剂3份。
在本实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在本实施例中，PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂、光稳定剂、抗氧剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为125℃的条件下进行密炼共混25min，然后加入交联剂和成核剂在温度为132℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至135℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为140℃，该模具中二氧化碳气体的压力为15.5MPa。
对比例1：
与实施例4的区别在于，没有热塑性聚氨酯弹性体，其他与实施例4相同。
对比例2：
与实施例4的区别在于，没有聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，其他与实施例4相同。
对比例3：
与实施例4的区别在于，没有碳纤维，其他与实施例4相同。
对比例4：
与实施例4的区别在于，所述成核剂为纳米碳酸钙(没有磷酸钙和双甲基丙烯酸锌)，其他与实施例4相同。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的PS/TPU超临界发泡复合材料以及对比例1至对比例4得到的聚苯乙烯发泡材料进行性能测试。其中，通过扫描电镜分析分析其内部泡孔形态，利用Image-pro-plus图像分析测量泡孔平均直径：拉伸强度参照GB/T6344–2008进行测试，拉伸速率为50mm/min；压缩永久变形率参照GB/T6669–2008进行测试。
表1
Figure BDA0002437192270000081
Figure BDA0002437192270000091
从上表分析可知，本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的各原料相容性良好，相互配合，起到良好的协同作用，本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料具有以下优点：拉伸强度高，力学性能好(达到最优)；压缩永久变形率低，回弹性能优异，具有高弹性；泡孔密度高，泡孔尺寸(直径)小，泡孔均匀，发泡效果好，使本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料兼具超轻性和良好的力学使用性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的热塑性聚氨酯弹性体在本发明的原料体系中，与聚苯乙烯等相容性良好，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，可显著提高本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的回弹性能，且对聚苯乙烯具有增强增韧效果，可提高聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物，既有含硅基团链段，又与聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体相容性良好，对二氧化碳具有良好的亲和性，具有很高的二氧化碳吸附量；二氧化碳的扩散速度快，添加后显著提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡能力；此外，在本发明的原料体系中，相容性良好，与热塑性聚氨酯弹性体等其他组分相互配合，起到良好的协同作用，进一步提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的回弹性能，且具有增强增韧效果，进一步提升了聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能以及耐热性能。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的碳纤维，主要起到增强作用，在本发明的原料体系中，相容性良好，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，显著提升了聚苯乙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能；此外，适当比例的碳纤维对二氧化碳具有良好的亲和性，进一步增加了对二氧化碳的吸附量，使二氧化碳的扩散速度快，添加后显著提升了本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡能力。
本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的原料中，添加了适当比例的成核剂，成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。纳米碳酸钙作为主要的成核剂，添加了适当比例的磷酸钙和双甲基丙烯酸锌作为辅助成核剂，纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌相互配合，起到良好的协同作用，大大降低了泡孔尺寸，提高泡孔密度，使泡孔更均匀，更好地形成闭孔结构，从而保证本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料的发泡效果好，保证产品的性能。
综上所述，本发明的PS/TPU超临界发泡复合材料在各方面性能上表现俱佳，具有显著地提升，可大大满足市场的需求，另外在对比下，实施例4制得的PS/TPU超临界发泡复合材料性能最优，其相应的配方用量及制备方法为最佳方案。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯60～70份、
热塑性聚氨酯弹性体20～26份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物13～17份、
碳纤维5～8份、
氧化聚乙烯蜡4～6份、
成核剂0.4～0.5份、
交联剂1.4～1.8份、
分散剂2.5～3.5份。
2.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述PS/TPU超临界发泡复合材料包括以下重量份的原料：
聚苯乙烯65份、
热塑性聚氨酯弹性体23份、
聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物15份、
碳纤维5.5份、
氧化聚乙烯蜡5份、
成核剂0.45份、
交联剂1.6份、
分散剂3份。
3.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述成核剂为纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物。
4.根据权利要求3所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的混合物中纳米碳酸钙、磷酸钙和双甲基丙烯酸锌的质量之比为10：(3.5～4.5)：(1.5～2.2)。
5.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化锌。
6.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述分散剂为无规聚苯乙烯马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：光稳定剂2～3份；所述光稳定剂为苯并三唑和/或二苯酮。
8.根据权利要求1所述的PS/TPU超临界发泡复合材料，其特征在于，所述PS/TPU超临界发泡复合材料还包括：抗氧剂2～4份；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的PS/TPU超临界发泡复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取各原料；
B、密炼：将聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物、碳纤维、分散剂和氧化聚乙烯蜡混合后，送入密炼机，先在温度为120～130℃的条件下进行密炼共混15～30min，然后加入交联剂和成核剂在温度为130～135℃的条件下进行密炼共混至各组分混合均匀，制得密炼共混物；
C、压片：用压片机将所述密炼共混物压制成板材，并进行裁切；
D、超临界发泡：将步骤C中制得的板材放入烘箱，预热至130～140℃，然后再将预热后的发泡母板置入到高温模具中，通入二氧化碳气体，待二氧化碳气体在片材中达到饱和时，快速释放该模具中二氧化碳气体，使片材快速发泡，得到PS/TPU超临界发泡复合材料；
其中，步骤D中，所述高温模具的温度为135～145℃，该模具中二氧化碳气体的压力为14～17MPa。
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