[發(fā)明專利]一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103804889A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃波;王仁鴻;王光阜;張生;孫其軍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東美瑞新材料有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L23/08;C08L27/06;C08L55/02;C08L53/02;C08K5/10;C08K5/103;C08J9/14;B29C44/60
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子及其制備方法和應(yīng)用，屬于發(fā)泡材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以塑料為基體，通過物理或化學(xué)方法在塑料內(nèi)部填充大量氣泡，得到聚合物發(fā)泡材料。泡沫材料具有密度低、隔熱隔音、比強度高、緩沖等一列優(yōu)點，因此在包裝業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、軍事工業(yè)、航天工業(yè)以及日用品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。常用的泡沫塑料品種有聚氨酯（PU）軟質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料、聚苯乙烯（PS）泡沫塑料、聚乙烯（PE）泡沫塑料、聚丙烯（PP）泡沫塑料等。但是聚氨酯泡沫塑料在發(fā)泡過程中容易殘留異氰酸酯，對人體有害，并且發(fā)泡材料無法回收利用。聚苯乙烯泡沫塑料產(chǎn)品降解困難，易產(chǎn)生“白色污染”問題，聯(lián)合國環(huán)境組織已決定停止使用PS泡沫塑料產(chǎn)品。聚乙烯泡沫塑料耐高溫性能較差，不適合在高溫領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。

熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）具有較寬泛的硬度范圍，優(yōu)異的耐磨性、機械強度、耐水、耐油、耐化學(xué)腐蝕、耐霉菌，對環(huán)境友好，可回收利用等優(yōu)點。通過將發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子填充到模具中，利用水蒸氣進(jìn)行加熱成型可得到模塑發(fā)泡制品。此種制品在保留原基體優(yōu)異的性能之外，同時擁有優(yōu)異的回彈性，形狀多樣性，低密度，可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。基于上述優(yōu)點，TPU發(fā)泡材料在許多工業(yè)領(lǐng)域（汽車工業(yè)、包裝材料）以及日常生活領(lǐng)域（鞋材、枕頭、床墊）具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

基于熱塑性聚氨酯的可模塑泡沫珠粒在WO2007/082838中已經(jīng)被公開。但是該報道的發(fā)泡熱塑性聚氨酯珠粒的缺點是泡孔結(jié)構(gòu)尺寸較粗，顆粒表面出現(xiàn)“皺紋”，產(chǎn)品收率低。

另一方面，針對發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子及其模塑制品而言，所采用的熱塑性聚氨酯樹脂熔融溫度范圍較窄，熔體粘度較高，高分子鏈中軟段與硬段混合存在，硬段由于分子鏈之間的氫鍵效應(yīng)，會產(chǎn)生硬段結(jié)晶，屬于半結(jié)晶材料，后續(xù)成型加工需要將其軟化至適當(dāng)程度的半熔融狀態(tài)下進(jìn)行。因此，模塑發(fā)泡制品的尺寸收縮，變形現(xiàn)象會受到樹脂熔體粘度、結(jié)晶度、半熔融時高分子鏈的活動能力等因素的影響。特別對于高發(fā)泡倍率的制品，更易受到上述因素影響。本發(fā)明人曾嘗試通過調(diào)整樹脂結(jié)晶性，軟段分子量以及分子量分布等方法對發(fā)泡粒子以及制品的收縮、變形進(jìn)行控制，但在粒子生產(chǎn)以及制品成型過程中，會產(chǎn)生各種問題。

此外，在用于日常生活領(lǐng)域（鞋材、枕頭、床墊），休閑場所（如地板涂層）、緩沖包裝材料等用途時，使用者大多重視模塑發(fā)泡制品的表觀性。由于發(fā)泡制品是采用水蒸氣加熱使發(fā)泡粒子之間相互熔結(jié)來制備的，因此發(fā)泡粒子之間的熔結(jié)面處可能會產(chǎn)生細(xì)縫、孔、皺紋或龜甲紋的痕跡。為了解決上述問題，往往通過采用提高成型水蒸氣壓力的方法，促使發(fā)泡粒子之間的熔結(jié)。但是，提高成型水蒸氣的壓力涉及到要消耗更多的能耗，進(jìn)而導(dǎo)致成型加工成本的增加。此外，相應(yīng)的需要更高耐壓的模具，設(shè)備成本也會隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有均勻泡孔尺寸、產(chǎn)品收率高的發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子及其制備方法，同時采用較低壓力的水蒸氣模塑成型得到發(fā)泡制品時，即使在后續(xù)使制品的收縮，變形得以恢復(fù)的后熟化時間較短的工藝條件下，也可以獲得形變小，相對于模具的尺寸收縮率低，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，表面美觀的發(fā)泡制品。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子，包括以下重量份的成分：100份熱塑性聚氨酯顆粒，1～10份泡孔尺寸穩(wěn)定劑，1～35份熔體粘度調(diào)節(jié)劑。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子在180℃的熔融粘度為8000～15000泊。

熔融黏度意思是在給定條件下加熱熔化或融解狀態(tài)的黏度，由粘度計或黏度儀測定，直接影響樹脂的流動性，比如薄制品，黏度小更容易注入流動成型，粘度單位厘斯與厘泊，厘斯(cst)是運動粘度的最小單位,厘泊（cP）是動力粘度的最小單位，1厘泊等于0.01泊，即1cP=0.01P。

熱塑性聚氨酯樹脂的熔融粘度在發(fā)泡過程中基本沒有變化，因此在本發(fā)明中的發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子在180℃的熔融粘度可通過調(diào)整熱塑性聚氨酯樹脂來獲得。其中，所述的發(fā)泡熱塑性聚氨酯粒子在180℃的熔融粘度為8000～15000泊，優(yōu)選的為10000～13000泊之間。

進(jìn)一步，所述熱塑性聚氨酯顆粒的邵氏硬度為55～95A，優(yōu)選的邵氏硬度為60～90A。