CN114775102A - 一种含气泡热塑性弹性体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含气泡热塑性弹性体材料及其制备方法；该材料为带有空腔的三维立体网状热塑性弹性体材料；三维立体网状复合弹性体材料包括热塑性弹性体材料或改性热塑性弹性体材料、纯天然植物纤维、填充剂及助剂；其制备方法为：将热塑性弹性体材料或改性热塑性弹性体材料、纯天然植物纤维粉末、填充剂及助剂经螺杆熔融挤出机中挤出后，冷却、固化、干燥，得到含气泡热塑性弹性体材料。本发明制得的含气泡热塑性弹性体材料具有三维网状结构，综合性能良好；相对于无气泡的弹性体材料，可有效节省材料，并且添加植物纤维粉末还可使得三维立体网状复合物含有可释放芬多精、负氧离子及其它有益人体的气味的纯天然植物可提供很好的使用舒适感。

Description

一种含气泡热塑性弹性体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种含气泡热塑性弹性体材料及其制备方法。
背景技术
目前，作为用于家具、床等寝具、电车、汽车、车辆用座椅、二轮车等车辆用的座位的弹性垫材料，逐步广泛使用网状结构体。网状结构体与发泡-交联型氨基甲酸酯相比有如下优点：具有同等程度的耐久性，透湿透水性、透气性优异，储热性少因此不易闷热。并且，还可举出如下优点：由热塑性弹性体构成，可被回收利用，也没有残留药品的担心，对环境友好；而具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料发挥其特性而可以适合用于车辆用座椅、寝具等。
现有技术如公开号CN102417721A公开了支撑垫用聚氨酯树脂组合物及使用该组合物的聚氨酯支撑垫；其包含聚氨酯树脂、十二烷基苯磺酸或其盐、DMF溶剂的支撑垫用聚氨酯树脂组合物及使用该组合物的聚氨酯支撑垫，由此能够提供一种内部均匀形成长且大的气泡，并具有低硬度的同时具有优秀的压缩率及高压缩回弹率的支撑垫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料；具有优良的力学性能，综合性能良好；相对于无气泡的弹性体材料，可有效节省材料，并且由于植物纤维粉末的添加还可使得三维立体网状复合物含有可释放芬多精、负氧离子及其它有益人体的气味的纯天然植物可提供很好的使用舒适感。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种含气泡热塑性弹性体材料，其为热塑性弹性体经过单螺杆熔融挤出并由喷丝板喷丝无序交织的带有空腔的三维立体网状热塑性弹性体材料热塑性弹性体纤维丝内含有气泡；三维立体网状弹性体材料包括热塑性树脂或改性热塑性弹性体材料、纯天然植物纤维、填充剂及助剂。
本发明采用热塑性弹性体材料及纯天然植物纤维制得具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料其具有较低的比重，且内部分布较多尺寸较小的气泡，形成的支撑骨架结构比较致密，提高了含气泡的弹性体材料的力学性能与抗变形能力；且该含气泡热塑性弹性体材料具有密度较低，具有优良的物理性能，综合性能优良；同时相对于无气泡的弹性体纤维丝，还可有效节省材料，以及植物纤维粉末的添加还可使得三维立体网状复合物含有可释放芬多精、负氧离子及其它有益人体的气味的纯天然植物可提供很好的使用舒适感。
进一步地，在本发明的一些实施例中，纯天然植物纤维含水率饱和度≤10％，使用时含水率为各种纯天然植物纤维含水率饱和度的1％～55％。
进一步地，在本发明的一些实施例中，含气泡热塑性弹性体材料中气泡泡孔平均尺寸与纤维粒径比为1/4～2/4:1。
本发明还公开了一种含气泡弹性体材料的制备方法，包括：将热塑性弹性体材料与纯天然植物纤维、填充剂以及助剂在单螺杆熔融挤出经过喷丝板进行喷丝无序交织，然后经过冷却水固化定型，干燥，得到含气泡的热塑性弹性体材料。
进一步地，在本发明的一些实施例中，按质量份计，所述热塑性弹性体材料或改性热塑性复合材料为60～99份，天然植物纤维粉末为1～40份，填充剂为15～30份，助剂为0～0.05份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，热塑性弹性体材料有聚乙烯、聚丙烯、茂金属聚烯烃弹性体、热塑性聚醚酯、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯、尼龙及其改性材料等的一种或几种混合。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，热塑性弹性体材料为茂金属聚烯烃弹性体，热塑性弹性体材料为茂金属聚烯烃弹性体、热塑性聚醚酯、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯、尼龙及其改性材料或共混物中的至少一种；二元共混物的质量比为15～20:80～85，多元共混物主材80～85％，其它占15～20％，主材外的共混材料的比例任意比。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，热塑性弹性体材料为热塑性聚醚酯弹性体与聚醚型热塑性聚氨酯弹性体，其中热塑性聚醚酯弹性体与聚醚型热塑性聚氨酯弹性体的质量比为100:20～50。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，热塑性弹性体材料为热塑性聚醚酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体、羧基丁腈胶粉(丙烯腈含量25～28％，平均粒径50～150nm)，其中热塑性聚醚酯弹性体、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体与羧基丁腈胶粉的质量比为100:20～50:1。
进一步地，在本发明的一些实施例中，纯天然植物纤维单纯添加或改性后加入。
进一步地，在本发明的一些实施例中，填充剂为纳米材料、滑石粉、碳酸钙的一种或几种混合。
进一步地，在本发明的一些实施例中，助剂为抗氧化剂、耐老化剂、滑剂、紫外线吸收剂、相容剂以及稳泡剂中的一种或几种混合。
进一步地，在本发明的一些实施例中，植物纤维为改性植物纤维；改性植物纤维由四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维。
本发明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，该改性植物纤维具有优良的吸湿性能，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的纤维丝内，得到具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料，其进一步提高了弹性体材料的抗变形能力；同时，该含气泡热塑性弹性体材料内部气泡泡孔尺寸较小，即泡孔尺寸越小，单位面积内的泡孔个数越多，比表面积增大，形成的支撑骨架结构比较致密，以增加含气泡热塑性弹性体材料的力学性能；可能由于植物纤维中含有水分，且具有较好的吸湿性，当对三维网状复合物进行加热时会在复合丝内形成气泡，形成尺寸较小的泡孔，从而获得含有密布气泡的复合丝或三维网状复合物，支撑骨架结构比较致密，进而提高含气泡热塑性弹性体材料的压缩硬度，使其具有较好的力学性能，同时使其具有更为优良的各项物理性能。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，植物纤维粉末的制备方法为：将植物纤维与四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐置于反应容器中，在搅拌条件下加入增塑剂，混合均匀后，干燥，然后转入另一反应容器中，在氮气保护下，加热反应，反应结束后，采用索式抽提器提取，干燥，得到改性植物纤维，研磨，得到改性植物纤维粉末。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，植物纤维与四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐的重量比为10～20:1。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，增塑剂为檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯中的至少一种；所述增塑剂的用量为反应物总重量的0.01～0.03％。
更进一步地，在本发明的一些实施例中，加热反应温度为75～105℃，反应时间为3～6h。
因此，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用热塑性弹性体及纯天然植物纤维制得具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料其具有较低的比重，且内部分布较多尺寸较小的气泡，形成的支撑骨架结构比较致密，提高了含气泡的弹性体材料的力学性能与抗变形能力；且该含气泡热塑性弹性体材料具有密度较低，具有优良的物理性能，综合性能优良；同时相对于无气泡的热塑性弹性体，还可有效节省材料，以及植物纤维粉末的添加还可使得三维立体网状复合物含有可释放芬多精、负氧离子及其它有益人体的气味的纯天然植物可提供很好的使用舒适感。
(2)本发明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，该改性植物纤维具有优良的吸湿性能，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，得到具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料，其进一步提高了热塑性弹性体材料的各项性能。
因此，本发明一种具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料；该含气泡热塑性弹性体材料具有优良的抗变形能力以及较高的力学性能；综合性能良好，同时相对于无气泡的热塑性弹性体纤维丝，还可有效节省材料，以及植物纤维粉末的添加还可使得三维立体网状复合物含有可释放芬多精、负氧离子及其它有益人体的气味的纯天然植物可提供很好的使用舒适感。
附图说明
图1为实施例1中改性前后植物纤维的红外谱图；
图2为实施例11中含气泡热塑性弹性体材料内部结构的SEM图；
图3为含气泡热塑性弹性体材料的泡孔尺寸；
图4为含气泡热塑性弹性体材料的压缩硬度；
图5为实施例3中含气泡热塑性弹性体材料的结构示意图。
具体实施方式
以下用实施例来进一步说明本发明的实质性内容，应当指出的是，这些实施例仅用来对本发明进行具体描述，不应当理解为对本发明的限制。
进一步地，在本发明的一些实施例中，植物纤维粉末的制备方法为：将植物纤维与四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐按重量比为10～20:1置于反应容器中，在搅拌条件下加入反应物总重量的0.01～0.03％增塑剂，充分混合均匀后，在45～55℃下干燥7～10h，然后将干燥均匀后的混合物转入另一反应容器中，在氮气保护下，油浴加热至75～105℃反应3～6h，反应结束后，采用索式抽提器以丙酮溶液为萃取剂进行提取反应18～24h，然后置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到改性植物纤维，研磨，得到植物纤维粉末。
进一步地，在本发明的一些实施例中，一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，包括：按质量份计，将60～99份热塑性弹性体材料与1～40份天然植物纤维粉末(含水率饱和度为纯天然植物纤维饱和度的1％～55％，平均粒径为75～155μm)、15～30份填充剂、0～0.05份助剂置于螺杆挤出机中在150℃～200℃下进行喷丝，得到复合弹性纤维丝，其中热塑性弹性体材料为茂金属聚乙烯、POE，且茂金属聚乙烯与POE的质量比为15～20:80～85，然后将复合弹性纤维丝经单螺杆挤出机熔融后经喷丝板喷丝后无序交织后置于15℃～20℃的冷却水中使其固化后干燥，得到具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料，丝径为0.45～0.65mm。
为了进一步提高了含气泡热塑性弹性体材料的力学性能，采取的优选措施还包括：将制得含气泡热塑性弹性体材料按固液比为1g:20～30mL置于含酪蛋白酸钠的混合溶液中浸泡5～10h，用清水洗涤3～5次，并置于45～55℃下干燥2～4h，得到含气泡热塑性弹性体材料。
进一步地，在本发明的一些实施例中，含酪蛋白酸钠的混合溶液的制备方法为：将2～4重量份环氧树脂水乳液、0.05～0.15重量份硅烷偶联剂、0.55～0.85重量份酪蛋白酸钠、70～90重量份水混合均匀，得到混合溶液。
实施例1：
一种植物纤维粉末的制备方法为：将剑麻叶纤维(购自山东卫士新材料科技有限公司)与四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐按重量比为14:1置于反应容器中，在搅拌条件下加入反应物总重量的0.015％檬酸三丁酯，充分混合均匀后，在50℃下干燥8h，然后将干燥均匀后的混合物转入另一反应容器中，在氮气保护下，油浴加热至100℃反应4h，反应结束后，采用索式抽提器以丙酮溶液为萃取剂进行提取反应18h，然后置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到改性植物纤维，研磨，得到植物纤维粉末。
实施例2：
一种植物纤维粉末的制备方法，与实施例1不同的是：植物纤维与四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐的重量比为20:1。
实施例3：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，包括：按质量份计，将85份热塑性弹性材料与25份植物纤维粉末(含水率为纯天然植物饱和度的5％，平均粒径为100μm，购自山东卫士新材料科技有限公司)、15份碳酸钙、0.01份抗氧化剂1010(购自南京米兰化工有限公司)置于螺杆熔融挤出机中在200℃下进行喷丝，得到复合热塑性纤维丝，其中热塑性弹性体材料为茂金属聚乙烯(购自武汉欣联创塑化有限公司)、POE(购自武汉欣联创塑化有限公司)，且茂金属聚乙烯与POE的质量比为15:85，然后将复合弹性纤维丝经单螺杆挤出机熔融后经喷丝板喷丝后无序交织后置于20℃的冷却水中使其固化后干燥，得到具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料，其丝径为0.55mm，其结构示意图如图5所示。
实施例4：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：热塑性弹性体材料为热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D(购自东莞市宝润工程塑料有限公司)、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A(购自东莞市优拓塑料有限公司)，且热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A的质量比为100:20。
实施例5：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：实施例1中植物纤维粉末含水率为纯天然植物饱和度的0.5％。
实施例6：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：实施例1中的植物纤维粉末含水率为纯天然植物饱和度的60％。
实施例7：
一种低回弹性含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：实施例1中的植物纤维粉末含水率为纯天然植物饱和度的55％。
实施例8：
一种低回弹性含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：将植物纤维粉末替换为实施例1中的植物纤维粉末。
实施例9：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，还包括：将实施例3制得的含气泡热塑性弹性体材料按固液比为1g:20mL置于含酪蛋白酸钠的混合溶液中浸泡6h，用清水洗涤3次，并置于55℃下干燥2h，得到含气泡热塑性弹性体材料。
在本实施例中，含酪蛋白酸钠的混合溶液的制备方法为：将2.5重量份环氧树脂水乳液(购自佛山市隽途新材料有限公司，固含量为32％)、0.075重量份KH-550、0.5重量份酪蛋白酸钠、80重量份水混合均匀，得到混合溶液。
实施例10：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例9不同的是：在本实施例中，含酪蛋白酸钠的混合溶液的制备方法为：将2.5重量份环氧树脂水乳液、0.075重量份KH-550、0.75重量份酪蛋白酸钠、80重量份水混合均匀，得到混合溶液。
实施例11：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例11不同的是：将含气泡热塑性弹性体材料按固液比为1g:20mL置于混合溶液中浸泡6h，用清水洗涤3次，并置于55℃下干燥2h，得到含气泡热塑性弹性体材料。
在本实施例中，混合溶液的制备方法为：将2.5重量份环氧树脂水乳液、0.075重量份硅烷偶联剂、80重量份水混合均匀，得到混合溶液。
实施例12：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，包括：按质量份计，将85份热塑性弹性材料与25份实施例1中的植物纤维粉末(含水率为纯天然植物饱和度的5％，平均粒径为100μm)、15份碳酸钙、0.01份抗氧化剂1010(购自南京米兰化工有限公司)置于螺杆挤出机中在200℃下进行喷丝，得到复合丝，其中热塑性弹性体材料为茂金属聚乙烯、POE，且茂金属聚乙烯与POE的质量比为15:85，然后将复合热塑性弹性纤维丝经单螺杆挤出机熔融后经喷丝板喷丝后无序交织后于20℃的冷却水中使其固化，再将其干燥，得到具有三维网状结构的含气泡热塑性弹性体材料。
将上述含气泡热塑性弹性体材料按固液比为1g:20mL置于含酪蛋白酸钠的混合溶液中浸泡6h，用清水洗涤3次，并置于55℃下干燥2h，得到含气泡热塑性弹性体材料。
在本实施例中，含酪蛋白酸钠的混合溶液的制备方法为：将2.5重量份环氧树脂水乳液、0.075重量份KH-550、0.5重量份酪蛋白酸钠、80重量份水混合均匀，得到混合溶液。
实施例13：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：热塑性弹性体材料为热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D(购自东莞市宝润工程塑料有限公司)、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A(购自东莞市优拓塑料有限公司)，且热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A的质量比为100:50。
实施例14：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例4不同的是：热塑性弹性体材料为热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D(购自东莞市宝润工程塑料有限公司)、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A(购自东莞市优拓塑料有限公司)、羧基丁腈胶粉(丙烯腈含量27％，平均粒径100nm)，且热塑性聚醚酯弹性体TPEE55D、聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU92A与羧基丁腈胶粉的质量比为100:20:1。
实施例15：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：热塑性弹性体材料为热塑性聚酰亚胺(购自常州德毅新材料科技有限公司)、尼龙12(购自天门恒昌化工有限公司)，且热塑性聚酰亚胺、尼龙11的质量比为100:50。
实施例16：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是：热塑性弹性体材料为热塑性聚酰亚胺(购自常州德毅新材料科技有限公司)、尼龙12(购自天门恒昌化工有限公司)，且热塑性聚酰亚胺、尼龙11的质量比为100:20。
对比例1：
一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，与实施例3不同的是，在含气泡热塑性弹性体材料中不添加植物纤维粉末。
试验例1：
1.改性植物纤维红外光谱测试
将植物纤维样品研磨至细粉，压片，采用Nicolet 670型傅立叶红外吸收光谱仪进行测试分析。
图1为实施例1中改性前后植物纤维的红外谱图。由图1可以看出，相对与未改性植物纤维，在改性植物纤维的红外谱图中，在1735.7cm-1附近出现碳基的特征吸收峰；且在1700.2cm-1附近没有出现酸酐的特征吸收峰，这说明在合成的过程中，四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐成功接枝到植物纤维上得到改性植物纤维。
2.改性植物纤维吸湿性能测试
取2g植物纤维(具体为剑麻叶纤维)实验样品，置于DHG-9246A烘箱中，于100℃下烘至恒重，称其质量为M0。将植物纤维放置于湿度为65％，温度为25℃的的恒温恒湿箱中吸湿24h，称其质量为M1，测试植物纤维的吸湿率(MC)。植物纤维的吸湿率计算公式如下：
吸湿率(MC)＝(M1-M0)/M0×100％
表1植物纤维的吸湿率
实验样品 吸湿率(％)
剑麻叶纤维 5.6
实施例1 7.4
实施例2 8.3
由表1可以看出，实施例1与实施例2的吸湿率高于剑麻叶纤维；这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维制得改性植物纤维，可能使植物纤维内部含有更多的极性基团，提高了植物纤维的空隙结构，以提高改性植物纤维的吸湿性能。
3.含气泡热塑性弹性体材料内部结构形貌测试
采用扫描电子显微镜对含气泡热塑性弹性体材料进行内部结构表征。
图2为实施例11中含气泡热塑性弹性体材料内部结构的SEM图。由图2可以看出，含气泡热塑性弹性体材料内部分布有较多的气泡，且气泡分布致密且相对均匀。
试验例2：
1.含气泡热塑性弹性体材料气泡尺寸测试
采用扫描电子显微镜对含气泡热塑性弹性体材料进行内部结构表征，得到的泡孔形貌图进行软件处理，采集图像中的泡孔尺寸。
图3为含气泡热塑性弹性体材料的泡孔平均尺寸。由图3可以看出，实施例3与实施例7的泡孔平均尺寸低于38μm，这说明将树脂粒与植物纤维复合制得含有较小泡孔尺寸的含气泡热塑性弹性体材料；对比实施例3、实施例5、实施例6、实施例7，实施例3、实施例7中含气泡热塑性弹性体材料的泡孔平均尺寸低于实施例5、实施例6，这说明当植物纤维含水率为纯天然植物饱和度的1～55％时，制得的含气泡热塑性弹性体材料含有较小的泡孔尺寸，形成的支撑骨架结构比较致密；对比实施例3与实施例8，实施例8的泡孔平均尺寸低于实施例3，这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，其降低了含气泡热塑性弹性体材料内部的泡孔尺寸，即泡孔尺寸越小，单位面积内的泡孔个数越多，形成的支撑骨架结构比较致密，以增加含气泡热塑性弹性体材料的力学性能；对比实施例3、实施例9与实施例11，实施例8与实施例12，实施例8与实施例12，实施例9的泡孔平均尺寸与实施例3、实施例11无明显区别，实施例12的泡孔平均尺寸与实施例8也无明显区别，这说明将含气泡热塑性弹性体材料浸泡在含酪蛋白酸钠的混合溶液进行表面处理，其对含气泡热塑性弹性体材料内部的泡孔尺寸的影响不大。
2.含气泡热塑性弹性体材料物理性能测试
对制得的含气泡热塑性弹性体材料进行各种物理性能表征。
表2各种物理性能测试指标
Figure BDA0003586416390000091
测试结果如下：
表3含气泡热塑性弹性体材料的物理性能测试结果
Figure BDA0003586416390000092
Figure BDA0003586416390000101
由表3可以看出，实施例3、实施例4、实施例7、实施例13、实施例14与实施例15的密度不高于65kg/m3、回弹性高于65％，定负荷冲击疲劳#1硬度损失不高于15％、定负荷冲击疲劳#2硬度损失低于5％，对比实施例3与对比例1，实施例3的密度、定负荷冲击疲劳#1硬度损失、定负荷冲击疲劳#2硬度损失均低于对比例1、POE材料，这说明将热塑性弹体材料与植物纤维复合制得综合性能优良的弹性体材料；对比实施例3、实施例5、实施例6、实施例7，实施例3、实施例7中含气泡热塑性弹性体材料的密度、定负荷冲击疲劳#1硬度损失、定负荷冲击疲劳#2硬度损失均低于实施例5、实施例6，回弹性高于实施例5、实施例6，这说明当植物纤维含水率为纯天然植物饱和度的1～55％时，提高了弹性体材料的各项物理性能；对比实施例3与实施例8，实施例8的密度、定负荷冲击疲劳#1硬度损失、定负荷冲击疲劳#2硬度损失均低于实施例3，回弹性高于实施例3，这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，其降低了含气泡热塑性弹性体材料内部的泡孔尺寸，以提高含气泡热塑性弹性体材料的各项物理性能，使其具有较低的密度，较高的回弹性；对比实施例3、实施例9，实施例9的定负荷冲击疲劳#1硬度损失、定负荷冲击疲劳#2硬度损失均低于实施例3，回弹性高于实施例3，这说明将弹性体材料浸泡在含酪蛋白酸钠的混合溶液进行表面处理，其进一步提高了弹性体材料的各项物理性能。
表4含气泡热塑性弹性体材料的物理性能测试结果
Figure BDA0003586416390000102
Figure BDA0003586416390000111
由表4可以看出，实施例3、实施例4、实施例7、实施例13、实施例14与实施例15的熔融温度不低于170℃、维卡软化温度不低于110℃，且具有优良的防螨、耐菌性能，对比实施例3与对比例1，实施例3的熔融温度与维卡软化温度高于对比例1、POE材料，且防螨、耐菌性能优于对比例1、POE材料，这说明将热塑性弹体材料与植物纤维复合制得综合性能优良的弹性体材料；对比实施例3、实施例5、实施例6、实施例7，实施例3、实施例7中含气泡热塑性弹性体材料的熔融温度与维卡软化温度高于实施例5、实施例6，这说明当植物纤维含水率为纯天然植物饱和度的1～55％时，提高了弹性体材料的各项物理性能；对比实施例3与实施例8，实施例8的熔融温度与维卡软化温度高于实施例3，这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，其降低了含气泡热塑性弹性体材料内部的泡孔尺寸，以提高含气泡热塑性弹性体材料的各项物理性能，使其具有优良的耐热性能，且防螨、耐菌性能优良；对比实施例3、实施例9，实施例9的熔融温度与维卡软化温度高于实施例3，这说明将弹性体材料浸泡在含酪蛋白酸钠的混合溶液进行表面处理，其进一步提高了弹性体材料的各项物理性能。
3.含气泡热塑性弹性体材料压缩硬度测试
将试样切成25cm×25cm的大小，在22℃±2℃的环境下、以无载荷放置24小时后，用处于22℃±2℃的环境下
Figure BDA0003586416390000112
厚度10mm的加压板，对试样的中心部以10mm/min的速度开始压缩，测量载荷成为1N时的厚度，作为硬度计厚度。将此时的加压板的位置作为零点，以速度100mm/min压缩至硬度计厚度的75％后，以速度100mm/min使加压板回到零点。然后，以速度100mm/min压缩至硬度计厚度的25％，将此时的载荷作为25％压缩时硬度。25％压缩时硬度的单位为kg/
Figure BDA0003586416390000122
实验3次取平均值。
图4为含气泡热塑性弹性体材料的压缩硬度。由图4可以看出，实施例3与实施例7的压缩硬度高于6kg/
Figure BDA0003586416390000123
对比实施例3与对比例1，实施例3的压缩硬度高于对比例1，这说明将热塑性弹体材料与植物纤维复合制得压缩硬度较高的弹性体材料；对比实施例3、实施例5、实施例6、实施例7，实施例3、实施例7中含气泡热塑性弹性体材料的压缩硬度高于实施例5、实施例6，这说明当植物纤维含水率为纯天然植物饱和度的1～55％时，含有水分的植物纤维在弹性体材料中形成气泡，且气泡尺寸较小，即单位面积内的泡孔个数越多，形成的支撑骨架结构比较致密，以提高弹性体材料的力学性能，制得的弹性体材料具有较高的压缩强度；对比实施例3与实施例8，实施例8的压缩硬度于实施例3，这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，其降低了含气泡热塑性弹性体材料内部的泡孔尺寸，以提高含气泡热塑性弹性体材料的力学性能；对比实施例3、实施例9与实施例11，实施例8与实施例12，实施例7与实施例12，实施例9的压缩强度高于实施例3、实施例11，实施例12的压缩强度高于实施例8，这说明将弹性体材料浸泡在含酪蛋白酸钠的混合溶液进行表面处理，其进一步提高了弹性体材料的压缩硬度，使其具有较好的力学性能。
4.含气泡热塑性弹性体材料永久压缩变形率测试
测量试样的原始高度，把试样放入仪器中，设定测试温度分别为常温、40℃、60℃、80℃，设定测试压力为120kg，受力时间为24h，实验结束后，消除压力，取出试样，放置5h后，测定每个试样的高度，并根据下列计算公式计算压缩永久变形率。
压缩永久变形率(％)＝(H0-H)/H
式中：H0为试样实验前的高度，mm；H为试样实验结束后放置5h后的高度，mm。
表4含气泡热塑性弹性体材料永久压缩变形率测试结果
Figure BDA0003586416390000121
Figure BDA0003586416390000131
由表4可以看出，随着温度的升高，各试样的永久压缩变形率不断增加；在80℃时，实施例3、实施例4、实施例7、实施例13、实施例14与实施例15的永久压缩变形率低于6％，对比实施例3与对比例1，在常温、40℃、60℃、80℃的条件下，实施例3的永久压缩变形率分别低于对比例1，这说明将热塑性弹体材料与植物纤维复合制得回弹性较好的弹性体材料，即具有优良的抗变形能力；对比实施例3、实施例5、实施例6、实施例7，实施例3、实施例7中含气泡热塑性弹性体材料的永久压缩变形率低于实施例5、实施例6，这说明当植物纤维含水率为纯天然植物饱和度的1～55％时，制得的弹性体材料具有较好的抗变形能力；对比实施例3与实施例8，实施例8的永久压缩变形率低于实施例3，这说明采用四氢吡喃-2,3,4,5-四羧酸双酐改性植物纤维，并将其作为含气泡热塑性弹性体材料的成分，分布在含气泡热塑性弹性体材料的复合丝内，提高了含气泡热塑性弹性体材料的抗变形能力；对比实施例3、实施例9，实施例9的永久压缩变形率低于实施例3，这说明将弹性体材料浸泡在含酪蛋白酸钠的混合溶液进行表面处理，其进一步提高了弹性体材料的抗变形能力。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种含气泡热塑性弹性体材料，其特征是：所述含气泡热塑性弹性体材料为热塑性弹性体材料或改性热塑性弹性体材料经过单螺杆熔融挤出并在喷丝板进行无序交织制备带有空腔的三维立体网状热塑性弹性体材料，所述热塑性弹性体材料内含有气泡；所述三维立体网状热塑性弹性体材料包括热塑性弹性体材料或改性热塑性弹性体材料、纯天然植物纤维及填充剂、助剂。
2.根据权利要求1所述的含气泡热塑性弹性体材料，其特征是：所述纯天然植物纤维含水率饱和度≤10%，使用时含水率为各种纯天然植物纤维含水率饱和度的1%~55%。
3.根据权利要求1所述的一种含气泡热塑性弹性体材料，其特征是：所述含气泡热塑性弹性体材料中气泡泡孔平均尺寸与纤维粒径比为1/4~2/4:1。
4.权利要求1所述的一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，包括：将热塑性弹性体材料或改性热塑性热塑性弹性体材料、纯天然植物纤维及其助剂在螺杆熔融挤出后经过喷丝板喷丝无序交织，然后经过冷却水固化定型、干燥后得到含气泡热塑性弹性体材料。
5.根据权利要求4所述的一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，其特征是：按质量份计，所述热塑性弹性体材料或改性热塑性弹性体材料为60~99份，天然植物纤维粉末为1~40份，填充剂为15~30份，助剂为0~0.05份。
6.根据权利要求4所述的一种含气泡弹性体材料的制备方法，其特征是：所述热塑性弹性体材料有聚乙烯、聚丙烯、茂金属聚烯烃弹性体、热塑性聚醚酯、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯、尼龙及其改性材料等的一种或几种混合。
7.根据权利要求4所述的一种含气泡的热塑性弹性体材料，其特征是：所述热塑性弹性体材料为茂金属聚烯烃弹性体、热塑性聚醚酯、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯、尼龙及其改性材料或共混物中的至少一种；二元共混物的质量比为15~20:80~85，多元共混物主材80~85%，其它占15~20%，主材外的共混材料的比例任意比。
8.根据权利要求4所述的一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，其特征是：所述纯天然植物纤维单纯添加或改性后加入。
9.根据权利要求4所述的一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，其特征是：所述填充剂为纳米材料、滑石粉、碳酸钙的一种或几种混合。
10.根据权利要求4所述的一种含气泡热塑性弹性体材料的制备方法，其特征是：所述助剂为抗氧化剂、耐老化剂、滑剂、紫外线吸收剂、相容剂以及稳泡剂中的一种或几种混合。
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