CN113462144A - 一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发泡材料制备技术领域,尤其涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法,该发泡材料按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90~110份、滑石粉15~23份、发泡剂3~5份、硅烷偶联剂1~3份、泡孔尺寸稳定剂1~3份、熔体粘度调节剂2~6份以及复合水解稳定剂3~5份,且其制备方法包括以下步骤:S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体。本发明可以显著地提高并改善该热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的耐水解能力。

Description

一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡材料制备技术领域,尤其涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶,是一种(AB)n型嵌段线性聚合物,A为高分子量(1000~6000)的聚酯或聚醚,B为含2~12直链碳原子的二醇,AB链段间化学结构是二异氰酸酯。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联,随着温度的升高或降低,这两种交联结构具有可逆性,在熔融状态或溶液状态分子间力减弱,而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起,恢复原有固体的性能。
但是,当该热塑性聚氨酯弹性体发泡材料遇水后容易发生水解现象,影响使用,因此,我们提出了一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料及其制备方法。
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90~110份、滑石粉15~23份、发泡剂3~5份、硅烷偶联剂1~3份、泡孔尺寸稳定剂1~3份、熔体粘度调节剂2~6份以及复合水解稳定剂3~5份。
优选的,所述硅烷偶联剂选用KH550、KH560或KH570中的任意一种,发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1。
优选的,所述泡孔尺寸稳定剂选用失水山梨醇月桂酸单酯,熔体粘度调节剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物。
优选的,所述复合水解稳定剂由碳化二亚胺和己基三丁基膦四氟化硼按5:2的质量比混合制备而成。
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉、硅烷偶联剂以及复合水解稳定剂共同投入到混炼机中混炼15~25分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入挥发性气体,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
优选的,所述挥发性气体为二氧化碳和氮气中的任意一种。
相比于现有技术,本发明的有益效果是:
在本发明中,通过在制备过程中添加适量的复合水解稳定剂,复合水解稳定剂中的碳化二亚胺通过与水解产生的羧基反应生成稳定的酰脲,以抑制羧基对水解的催化作用对于因水解而导致的断链,同时,其中的己基三丁基膦四氟化硼也可改善发泡材料的耐水性能,可有效地改善该发泡材料的抗水解能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90~110份、滑石粉15~23份、发泡剂3~5份、硅烷偶联剂1~3份、泡孔尺寸稳定剂1~3份、熔体粘度调节剂2~6份以及复合水解稳定剂3~5份。
其中,硅烷偶联剂选用KH550、KH560或KH570中的任意一种,优选KH560;发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1;泡孔尺寸稳定剂选用失水山梨醇月桂酸单酯,熔体粘度调节剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物;复合水解稳定剂由碳化二亚胺和己基三丁基膦四氟化硼按5:2的质量比混合制备而成。
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉、硅烷偶联剂以及复合水解稳定剂共同投入到混炼机中混炼15~25分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入挥发性气体,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
其中,挥发性气体为二氧化碳和氮气中的任意一种,优选氮气。
实施例1:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90份、滑石粉15份、发泡剂3份、KH560硅烷偶联剂1份、失水山梨醇月桂酸单酯1份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份以及复合水解稳定剂3份。
实施例2:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体100份、滑石粉19份、发泡剂4份、KH560硅烷偶联剂2份、失水山梨醇月桂酸单酯2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份以及复合水解稳定剂4份。
实施例3:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体110份、滑石粉23份、发泡剂5份、KH560硅烷偶联剂3份、失水山梨醇月桂酸单酯3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份以及复合水解稳定剂3~5份。
上述实施例1-3中,发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1;复合水解稳定剂由碳化二亚胺和己基三丁基膦四氟化硼按5:2的质量比混合制备而成。
其中,己基三丁基膦四氟化硼的合成方法如下:
①将三丁基膦加入乙酸乙酯与乙腈混合溶剂(体积比为1:1)中,加热至85℃,待温度平衡后,以每秒3滴的速度向其中加入1.2倍摩尔比的溴代正己烷(由于此反应为放热反应,因此需要逐滴加入,以使产生的热量能够被及时带走,避免发生危险),滴加结束后,继续加热3小时,使反应完全,最后将产物于3℃下冷却结晶24小时,即得中间体[P4446][Br];
②将130g中间体[P4446][Br]溶于35mL蒸馏水中,然后向其中加入等摩尔质量的四氟硼酸钠,并在室温下搅拌3小时,待静置后分层,下层无色透明液体即为己基三丁基膦四氟化硼,用分液漏斗分离出下层离子液体己基三丁基膦四氟化硼即可。
且上述实施例1-3均通过下述过程进行制备发泡材料:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉、硅烷偶联剂以及复合水解稳定剂共同投入到混炼机中混炼20分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入氮气,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
对比例1:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90份、滑石粉15份、发泡剂3份、KH560硅烷偶联剂1份、失水山梨醇月桂酸单酯1份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份以及碳化二亚胺3份。
对比例2:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体100份、滑石粉19份、发泡剂4份、KH560硅烷偶联剂2份、失水山梨醇月桂酸单酯2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份以及碳化二亚胺4份。
对比例3:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体110份、滑石粉23份、发泡剂5份、KH560硅烷偶联剂3份、失水山梨醇月桂酸单酯3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份以及碳化二亚胺3~5份。
上述对比例1-3中,发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1。
且上述对比例1-3均通过下述过程进行制备发泡材料:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉、硅烷偶联剂以及碳化二亚胺共同投入到混炼机中混炼20分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入氮气,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
参照例1:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90份、滑石粉15份、发泡剂3份、KH560硅烷偶联剂1份、失水山梨醇月桂酸单酯1份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份。
参照例2:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体100份、滑石粉19份、发泡剂4份、KH560硅烷偶联剂2份、失水山梨醇月桂酸单酯2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物4份。
参照例3:
一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体110份、滑石粉23份、发泡剂5份、KH560硅烷偶联剂3份、失水山梨醇月桂酸单酯3份、乙烯-醋酸乙烯共聚物6份。
上述参照例1-3中,发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1。
且上述参照例1-3均通过下述过程进行制备发泡材料:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉和硅烷偶联剂共同投入到混炼机中混炼20分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入氮气,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
取上述实施例1-3、对比例1-3以及参照例1-3中的发泡材料,将其分别置于耐水解试验箱(温度设定为70℃,湿度为95%,试验时间7天)中,并按GB-2423.3-93(IEC68-2-3)公开的恒定湿热试验方法进行耐水解试验,结果记录于下表:
Figure BDA0003087491180000081
Figure BDA0003087491180000091
由上述试验结果可知,上述发泡材料的耐水解能力从高到低依次为实施例>对比例>参照例,在实施例中,添加了由碳化二亚胺和己基三丁基膦四氟化硼混合而成的复合水解稳定剂,对比例中仅添加了碳化二亚胺作为水解稳定剂,而参照例中并未添加任何水解稳定剂,由此可见,碳化二亚胺的添加可以改善发泡材料的耐水解能力,而配合己基三丁基膦四氟化硼使用,可以更进一步地提高其耐水解能力。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,其特征在于,按质量份计包括以下原料:热塑性聚氨酯弹性体90~110份、滑石粉15~23份、发泡剂3~5份、硅烷偶联剂1~3份、泡孔尺寸稳定剂1~3份、熔体粘度调节剂2~6份以及复合水解稳定剂3~5份。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,其特征在于,所述硅烷偶联剂选用KH550、KH560或KH570中的任意一种,发泡剂选用偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合物,且偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的混合质量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,其特征在于,所述泡孔尺寸稳定剂选用失水山梨醇月桂酸单酯,熔体粘度调节剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料,其特征在于,所述复合水解稳定剂由碳化二亚胺和己基三丁基膦四氟化硼按5:2的质量比混合制备而成。
5.一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将热塑性聚氨酯弹性体、泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂加入到挤出机中熔融混炼,再通过挤出机在水下挤出并切粒,得8~12mm粒径且为颗粒状结构的发泡前体;
S2、再将发泡前体、滑石粉、硅烷偶联剂以及复合水解稳定剂共同投入到混炼机中混炼15~25分钟,得混炼物;
S3、将混炼物加入高压反应釜中,加入挥发性气体,升温至发泡前体的软化点,加压使挥发性气体处于超临界状态,保温保压,挥发性气体渗透入发泡前体中;
S4、渗透完成后,降低压力,发泡前体发泡膨胀,膨胀后,即形成热塑性聚氨酯发泡材料。
6.根据权利要求5所述的一种热塑性聚氨酯弹性体发泡材料的制备方法,其特征在于,所述挥发性气体为二氧化碳和氮气中的任意一种。
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