CN113307942B - 一种e-tpu弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种E‑TPU弹性体材料及其制备方法。所述E‑TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚醚多元醇20～40份、聚酯多元醇10～20份、聚烯烃多元醇10～15份、二异氰酸酯30～50份、扩链剂5～15份、泡孔稳定剂2～8份和阻燃剂2～5份。首先将聚醚多元醇、聚酯二元醇、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、泡孔稳定剂、阻燃剂和任选的抗氧剂和催化剂混合后，挤出造粒，得到混合物颗粒；然后将混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体反应后，即可得到E‑TPU弹性体材料。本发明提供的E‑TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、耐水解性和阻燃性。

Description

一种E-TPU弹性体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于发泡聚氨酯技术领域，具体涉及一种E-TPU弹性体材料及其制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料，是指以聚合物为基体，内部充满微小气孔的一类材料，其制备方法一般是通过在塑料中加入发泡剂(物理发泡剂、化学发泡剂或者复合发泡剂)，同时添加一些加工助剂，通过间歇发泡、挤出发泡、注塑发泡等工艺过程来加工成型。由于有大量的气体微孔分布在塑料基体中，聚合物发泡材料就具有密度小、吸音、减震、保温等优良性能，并能节约成本和资源。自从20世纪初期聚合物发泡材料问世以后，它的种类就在不断地增加，各类聚合物(塑料、橡胶、弹性体)基本都可以制成发泡材料，聚合物发泡材料的需求量也一直在增加。对于大多数的热塑性或者热固性塑料，均能加工成发泡材料，但存在抗压缩性差等缺点，热塑性聚氨酯也属于弹性体之一，但热塑性聚氨酯弹性体发泡材料(E-TPU)的力学性能要优于大部分弹性体发泡材料，因此发泡聚氨酯弹性体材料的制备引起了人们的广泛关注的研究。
CN111320737A公开了聚氨酯原料组合物、聚氨酯硬泡的制备方法及用途、所述聚氨酯原料组合物包括组合聚醚、异氰酸酯、发泡剂Ⅰ和发泡剂Ⅱ，所述组合聚醚中含有助粘剂，所述异氰酸酯为多异氰酸酯，平均官能度≥2.5，所述发泡剂Ⅰ为沸点＞10℃的物理发泡剂，所述发泡剂Ⅱ为沸点≤10℃的物理发泡剂。所述制备方法包括如下步骤：1)将组合聚醚和发泡剂Ⅰ混合均匀，得到混合组分A，并调控温度为25～35℃；2)将异氰酸酯和发泡剂Ⅱ混合均匀，得到混合组分B，并调控温度为5～15℃；3)在第一设定压力下将混合组分A和混合组分B混合，然后在第一设定温度下进行发泡反应。该技术方案中采用两种沸点不同的物理发泡剂的配合使用，制备得到的聚氨酯泡沫虽然具有较低的导热系数，但是其阻燃性较差。
CN111499819A公开了一种聚氨酯海绵材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)将水、碱性催化剂和交联剂混合并搅拌均匀，制备第一原料；(2)采用经过脱水处理的聚醚多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、金属催化剂、表面活性剂、氧化锌制备第二原料；(3)将第一原料、第二原料和抗紫外剂混合，经过发泡和固化，获得聚氨酯海绵材料，其中步骤(3)具体包括：步骤I：将所述第一原料、所述第二原料和所述抗紫外剂在20℃至30℃的温度条件下混合均匀；步骤II：将通过步骤S310获得的混合物倒入温度为30℃至40℃的模具中，常温发泡，固化，获得所述聚氨酯海绵材料，该技术方案制备得到的聚氨酯海绵材料虽然具有较好的耐黄变性能，但其阻燃性较差，回弹性较差。
CN102443134A公开了一种聚氨酯硬质泡沫及其制备方法。所述聚氨酯硬质泡沫是由包含如下重量份的组分的组合物经过高压发泡机发泡制得：(a)组合聚醚100份，(b)表面活性剂1.5-3份；(c)含有发泡催化剂、凝胶催化剂与三聚催化剂的复合催化剂1.5-3份；(d)水1-3份；(e)由甲酸甲酯和HFC-245fa构成的混合发泡剂16-26份；(f)聚合异氰酸酯140-170份。该技术方案制备得到的聚氨酯硬质泡沫虽然具有较低的导热系数，但是其制备原料较复杂，制备工艺较繁琐，且制备得到的聚氨酯硬质泡沫的阻燃性和耐水解性较差。
因此，如何提供一种既具有较好的阻燃性，又具有较好的耐水解性能的E-TPU弹性体材料，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法。本发明通过对E-TPU弹性体材料制备原料组分的设计，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、较好的耐水解性以及较好的阻燃性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种E-TPU弹性体材料，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚醚多元醇20～40份、聚酯多元醇10～20份、聚烯烃多元醇10～15份、二异氰酸酯30～50份、扩链剂5～15份、泡孔稳定剂2～5份和阻燃剂2～5份。
本发明中，通过对E-TPU弹性体材料制备原料组分的设计，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、较好的耐水解性以及较好的阻燃性。聚酯多元醇具有较大的极性，可提高聚氨酯材料的结晶度，有利于孔洞结构的产生，使聚氨酯弹性体具有较低的密度和较好的回弹性；聚醚多元醇分子链结构中的醚键具有较低的内聚能，易于旋转，由此制备得到的聚氨酯弹性体材料具有较好的低温柔顺性和水解稳定性；聚烯烃多元醇的链段具有疏水性，有利于提高聚氨酯材料的耐水解性能。本发明中，通过三者的配合使用，制备得到的聚氨酯弹性体具有较低的密度、较好的回弹性和较好的耐水解性，同时，本发明中通过阻燃剂的使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较好的阻燃性。
本发明中，所述聚醚多元醇的重量份数可以是20份、22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份或40份等。
所述聚酯多元醇的重量份数可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等。
所述聚烯烃多元醇的重量份数可以是10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份或15份等。
所述二异氰酸酯的重量份数可以是30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份或50份等。
所述扩链剂的重量份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。
所述泡孔稳定剂的重量份数可以是2份、3份、3份、4份、5份、6份、7份或8份等。
所述阻燃剂的重量份数可以是2份、2.2份、2.5份、2.7份、3份、3.3份、3.5份、3.8份、4份、4.2份、4.5份、4.7份或5份等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述聚醚多元醇的数均分子量为400～3000，例如可以是400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800或3000等。
优选地，所述聚醚多元醇的羟值为34～88mg KOH/g，例如可以是34mg KOH/g、40mgKOH/g、46mg KOH/g、52mg KOH/g、58mg KOH/g、64mg KOH/g、70mg KOH/g、76mg KOH/g、82mgKOH/g或88mg KOH/g等。
优选地，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇和/或聚四亚甲基醚二醇。
优选地，所述聚酯多元醇的数均分子量为500～3000，例如可以是500、700、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800或3000等。
优选地，所述聚酯多元醇的羟基含量为34-88mg KOH/g，例如可以是34mg KOH/g、40mg KOH/g、46mg KOH/g、52mg KOH/g、58mg KOH/g、64mg KOH/g、70mg KOH/g、76mg KOH/g、82mg KOH/g或88mg KOH/g等。
优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇或聚己内酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述聚烯烃多元醇选自端羟基聚丁二烯-丙烯腈和/或端羟基聚丁二烯。
优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇或三羟甲基丙烷中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述泡沫稳定剂选自四氟乙烯-乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚醚改性硅油、氨基改性硅油或羟基改性硅油中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的组合。
优选地，所述甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的质量比为(2～3):1，例如可以是2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1、2.9:1或3:1等。
本发明中，聚磷酸铵在燃烧受热时，会分解产生磷酸和偏磷酸，生成的磷酸和偏磷酸将促使聚氨酯表面燃烧脱水产生炭，同时自身生成非挥发性氧化磷的化合物及聚磷酸覆盖在聚氨酯材料表面，隔绝氧气与聚氨酯材料的接触，从而起到了阻燃的目的，甲基膦酸二甲酯是一种液态阻燃剂，具有良好的阻燃性，本发明中，通过二者的配合使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有良好的阻燃性。
作为本发明的优选技术方案，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中还包括0.1～2份抗氧剂，例如可以是0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份或2份等。
优选地，所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、抗氧剂lU1U、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三异癸基脂、亚磷酸苯二异癸酯或亚磷酸二辛酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中还包括0.1～0.5份催化剂，例如可以是0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.7份、0.45份或0.5份等。
优选地，所述催化剂选自三乙醇胺、N,N-二甲基吡啶、N,N-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡或异辛酸亚锡中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的E-TPU弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚酯二元醇、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、泡孔稳定剂、阻燃剂和任选的抗氧剂以及催化剂混合后，挤出造粒，得到混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，反应后，得到所述E-TPU弹性体材料。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)所述挤出的方法为经双螺杆挤出机挤出。
优选地，所述挤出的温度为170～200℃，例如可以是170℃、172℃、174℃、176℃、178℃、180℃、182℃、184℃、186℃、188℃、190℃、192℃、194℃、196℃、198℃或200℃等。
作为本发明的优选技术方案，所述冷却介质选自水和/或甘油。
优选地，所述超临界气体为二氧化碳和/或氮气。
作为本发明的优选技术方案，所述反应的温度为90～180℃，例如可以是90℃、100℃、110℃、120℃、、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。
优选地，所述反应的压力为3～15MPa，例如可以是3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa或15MPa等。
优选地，所述反应的时间为0.5～5h，例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等。
优选地，所述反应后还包括后处理的步骤。
优选地，所述后处理的方法为卸压。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚酯二元醇、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、泡孔稳定剂、阻燃剂和任选的抗氧剂以及催化剂混合均匀后，在170～200℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为90～180℃、压力为3～15MPa的条件下，反应0.5～5h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对E-TPU弹性体材料制备原料组分的设计，进一步通过聚醚多元醇、聚酯二元醇和聚烯烃多元醇的配合使用并通过阻燃剂的使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、较好的耐水解性以及较好的阻燃性，其密度为0.18～0.23g/cm3，回弹率为63～68％，耐水解性为4-5级，氧指数为29～32％。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例和对比例中部分组分来源如下：
聚四氢呋喃醚二醇：BASF公司，PTMG1000；
聚四亚甲基醚二醇：美国杜邦公司，数均分子量为1000；
聚己二酸丁二醇酯二醇：济宁华凯树脂有限公司，数均分子量为2000；
聚己二酸乙二醇酯二醇：烟台华大化学工业有限公司，数均分子量为3500；
聚己二酸己二醇酯二醇：烟台合成革厂，数均分子量为2000；
聚己内酯二元醇：日本大赛璐公司，CAPA7201A；
端羟基聚丁二烯-丙烯腈：淄博齐龙化工有限公司；
端羟基聚丁二烯：宏源新材料有限公司；
四氟乙烯-乙烯共聚物：上海迈可进出口有限公司；
聚醚改性硅油：青岛兴业有机硅新材料有限公司；
氨基改性硅油：广东翁江化学试剂有限公司；
羟基改性硅油：张家港科道化学有限公司。
实施例1
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚四亚甲基醚二醇30份、聚己二酸乙二醇酯二醇15份、端羟基聚丁二烯-丙烯腈12份、甲苯二异氰酸酯40份、乙二醇10份、氨基改性硅油6份、阻燃剂3.5份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份和N,N-二甲基环己胺0.3份；
所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比2.5:1组成。
上述E-TPU弹性体材料的制备方法如下：
(1)将上述制备原料混合均匀后，在180℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为160℃、压力为12MPa的条件下，反应3h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
实施例2
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚四亚甲基醚二醇25份、聚己二酸丁二醇酯二醇20份、端羟基聚丁二烯10份、二苯基甲烷二异氰酸酯35份、1,4-丁二醇8份、聚醚改性硅油5份、阻燃剂4份、亚磷酸三苯酯1.5份和三亚乙基二胺0.2份；
所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比3:1组成。
上述E-TPU弹性体材料的制备方法如下：
(1)将上述制备原料混合均匀后，在170℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为90℃、压力为3MPa的条件下，反应5h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
实施例3
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚四氢呋喃醚二醇20份、聚己二酸己二醇酯二醇16份、端羟基聚丁二烯15份、对苯二异氰酸酯30份、乙二醇5份、羟基改性硅油2份、阻燃剂5份、亚磷酸苯二异癸酯0.1份和二月桂酸二丁基锡0.1份；
所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比2.5:1组成。
上述E-TPU弹性体材料的制备方法如下：
(1)将上述制备原料混合均匀后，在200℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为180℃、压力为3MPa的条件下，反应0.5h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
实施例4
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚四亚甲基醚二醇40份、聚己内酯二元醇10份、端羟基聚丁二烯-丙烯腈14份、异佛尔酮二异氰酸酯50份、己二醇15份、四氟乙烯-乙烯共聚物8份、阻燃剂2份、亚磷酸苯二异癸酯2份和N,N-二甲基环己胺0.5份；
所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比2:1组成。
上述E-TPU弹性体材料的制备方法如下：
(1)将上述制备原料混合均匀后，在190℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为120℃、压力为8MPa的条件下，反应4h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
实施例5
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比2:1组成，其他条件与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比3:1组成，其他条件与实施例1相同。
实施例7
本对比例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比1:1组成，其他条件与实施例1相同。
实施例8
本对比例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂由甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵按质量比4:1组成，其他条件与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯，其他条件与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述阻燃剂为聚磷酸铵，其他条件与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中不含聚四亚甲基醚二醇，聚己二酸乙二醇酯二醇的重量份数为32份，端羟基聚丁二烯-丙烯腈的重量份数为25份，其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中不含聚己二酸乙二醇酯二醇，聚四亚甲基醚二醇的重量份数为41份，端羟基聚丁二烯-丙烯腈的重量份数为16份，其他条件与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种E-TPU弹性体材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中不含端羟基聚丁二烯-丙烯腈，聚己二酸乙二醇酯二醇的重量份数为38份，,聚四亚甲基醚二醇的重量份数为19份，其他条件与实施例1相同。
对上述实施例和对比例提供的E-TPU弹性体材料的性能进行测试，测试标准如下：
密度：ASTM D1622-08；
回弹率：GB/T 1681；
耐水解性：GB/T15905-1995；
氧指数：GB/T 2406-1993。
上述实施例和对比例提供的E-TPU弹性体材料性能的测试结果如表1所示：
表1
密度(g/cm<sup>3</sup>) 回弹率(％) 耐水解性(级) 氧指数(％)
实施例1 0.20 65 4-5 30
实施例2 0.22 67 4-5 31
实施例3 0.23 64 4-5 31
实施例4 0.18 68 4 29
实施例5 0.21 64 4-5 30
实施例6 0.22 63 4-5 31
实施例7 0.23 63 4-5 24
实施例8 0.22 67 4-5 22
实施例9 0.21 65 4-5 18
实施例10 0.20 66 4-5 20
对比例1 0.18 62 3-4 29
对比例2 0.26 60 5 30
对比例3 0.19 63 3-4 27
由表1的内容可知，本发明通过对E-TPU弹性体材料制备原料组分的设计，进一步通过聚醚多元醇、聚酯二元醇和聚烯烃多元醇的配合使用并通过阻燃剂的使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、较好的耐水解性以及较好的阻燃性，其密度为0.18～0.23g/cm3，回弹率为63～68％，耐水解性为4-5级，氧指数为29～31％。
与实施例1相比，若阻燃剂中甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的质量比较小(实施例7)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的阻燃性较差，氧指数为24％；若阻燃剂中甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的质量比较大(实施例8)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的阻燃性较差，氧指数为22％。由此可知，若甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的质量比不在特定的比例范围内，则制备得到的E-TPU弹性体材料的阻燃性较差。
与实施例1相比，若阻燃剂为甲基膦酸二甲酯(实施例9)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的氧指数仅为18％，阻燃性较差；若阻燃剂为聚磷酸铵(实施例10)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的氧指数为20％，阻燃性较差。由此可知，甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵间存在协同增效，本发明通过二者的配合使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较好的阻燃性。
与实施例1相比，若E-TPU弹性体材料的制备原料中不含聚醚多元醇(对比例1)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的耐水解性能较差；若E-TPU弹性体材料的制备原料中不含聚酯多元醇(对比例2)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的密度较大，且回弹率较小；若E-TPU弹性体材料的制备原料中不含聚烯烃多元醇(对比例3)，则制备得到的E-TPU弹性体材料的耐水解性能较差。由此可知，本发明通过三者的配合使用，制备得到的E-TPU弹性体材料既具有较好的耐水解性能，又具有较低的密度和较好的回弹性。
综上所述，本发明通过对E-TPU弹性体材料制备原料组分的设计，进一步通过聚醚多元醇、聚酯二元醇和聚烯烃多元醇的配合使用并通过阻燃剂的使用，制备得到的E-TPU弹性体材料具有较低的密度、较好的回弹性、较好的耐水解性以及较好的阻燃性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (23)

1.一种E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述E-TPU弹性体材料的制备原料包括如下重量份数的组分：聚醚多元醇20～40份、聚酯多元醇10～20份、聚烯烃多元醇10～15份、二异氰酸酯30～50份、扩链剂5～15份、泡孔稳定剂2～8份和阻燃剂2～5份；
所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的组合；
所述甲基膦酸二甲酯和聚磷酸铵的质量比为(2～3):1；
所述E-TPU弹性体材料的制备原料中还包括0.1～0.5份催化剂；
所述催化剂选自三乙醇胺、N,N-二甲基吡啶、N,N-二甲基环己胺、三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡或异辛酸亚锡中的任意一种或至少两种的组合；
所述聚烯烃多元醇选自端羟基聚丁二烯-丙烯腈和/或端羟基聚丁二烯。
2.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的数均分子量为400～3000。
3.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的羟值为34～88mg KOH/g。
4.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇。
5.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚酯多元醇的数均分子量为500～3000。
6.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚酯多元醇的羟基含量为34-88mg KOH/g。
7.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述聚酯多元醇选自聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇或聚己内酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇或三羟甲基丙烷中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述泡孔 稳定剂选自四氟乙烯-乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚醚改性硅油、氨基改性硅油或羟基改性硅油中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求1所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述E-TPU弹性体材料的制备原料中还包括0.1～2份抗氧剂。
12.根据权利要求11所述的E-TPU弹性体材料，其特征在于，所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三异癸基酯 、亚磷酸苯二异癸酯或亚磷酸二辛酯中的任意一种或至少两种的组合。
13.一种如权利要求1-12任一项所述的E-TPU弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚酯二元醇、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、泡孔稳定剂、阻燃剂和任选的抗氧剂以及催化剂混合后，挤出造粒，得到混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，反应后，得到所述E-TPU弹性体材料。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述挤出的方法为经双螺杆挤出机挤出。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为170～200℃。
16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述冷却介质选自水和/或甘油。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述超临界气体为二氧化碳和/或氮气。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为90～180℃。
19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应的压力为3～15MPa。
20.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为0.5～5h。
21.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述反应后还包括后处理的步骤。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述后处理的方法为卸压。
23.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将聚醚多元醇、聚酯二元醇、聚烯烃多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、泡孔稳定剂、阻燃剂和任选的抗氧剂以及催化剂混合均匀后，在170～200℃下，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述混合物颗粒；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物颗粒加入超临界反应釜中，通入冷却介质和超临界气体，在温度为90～180℃、压力为3～15MPa的条件下，反应0.5～5h后，快速卸压，得到所述E-TPU弹性体材料。
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