[發(fā)明專利]一種混煉型聚氨酯泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410641159.1
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104327296A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 廖霞;李浚松;冉千平;李光憲
• 申請（專利權）人: 四川大學;江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L75/06;C08L75/08;C08K5/14;C08K3/06;C08K3/26;C08K3/36;B29C35/02
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;郭萍

技術領域

本發(fā)明屬于聚氨酯泡沫材料領域，特別涉及一種混煉型聚氨酯泡沫材料及其制備方法。

背景技術

聚氨酯微孔彈性體不但具有聚氨酯彈性體的彈性和撓曲性能，而且具有多孔材料的特性，具有質(zhì)量輕、耐磨性好、優(yōu)異的吸收沖擊性能等特點，被廣泛地用作防震緩沖材料、鞋底材料等。從制造工藝的角度來看，現(xiàn)有的聚氨酯微孔彈性體包括熱塑性聚氨酯微孔彈性體和澆注型聚氨酯微孔彈性體。熱塑性聚氨酯微孔彈性體的高彈性是依靠硬段形成的晶體結構起到物理交聯(lián)點的作用而產(chǎn)生的，該材料的分子鏈間可能會發(fā)生粘性流動，導致其緩沖和能量吸收性能不如分子鏈間產(chǎn)生了化學交聯(lián)的聚氨酯微孔彈性體，因而實際生產(chǎn)中更多地是采用澆注法來制備分子鏈間具有化學交聯(lián)的澆注型聚氨酯微孔彈性體。

對于澆注型聚氨酯微孔彈性體，其制備方法是將反應原料異氰酸酯、聚合物多元醇，以及催化劑、擴鏈劑、偶聯(lián)劑、發(fā)泡劑等混合均勻后澆注到模具中經(jīng)反應和發(fā)泡制得，在制備過程中，反應體系中同時進行著發(fā)泡以及鏈增長或者交聯(lián)反應，這導致泡孔的成核以及生長過程受到復雜的化學反應過程的干擾，發(fā)泡過程的可控性不好，容易出現(xiàn)泡孔分布不均勻、泡孔尺寸難以控制的問題。特別是采用水作為發(fā)泡劑時，水與異氰酸酯反應劇烈，放出大量的反應熱，生成的CO₂對多元醇配合液粘度的降低作用小，不利于反應體系中反應熱的擴散，造成反應熱分布不均，從而出現(xiàn)聚氨酯泡沫材料內(nèi)部被燒焦變黃，以及泡孔分布不均勻以及局部泡孔被破壞的問題。泡孔分布不均勻或者泡孔尺寸范圍過大，容易導致聚氨酯微孔彈性體不同部位的抗沖擊性能存在較大的差異，可能存抗沖擊性能的缺陷區(qū)域，因此有必要開發(fā)出泡孔分布和泡孔尺寸可控性更好的聚氨酯微孔彈性體的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種混煉型聚氨酯泡沫材料及其制備方法，所述方法的發(fā)泡過程不受化學反應的干擾，泡孔分布和泡孔尺寸的可控性好，由該方法制備的聚氨酯泡沫材料中泡孔分布均勻。

本發(fā)明提供的混煉型聚氨酯泡沫材料的制備方法，工藝步驟如下：

(1)混煉型聚氨酯的預硫化

將硫化劑與堿性填料混合均勻得混合料，將聚氨酯生膠在80～100℃塑煉至聚氨酯生膠軟化，然后取聚氨酯生膠質(zhì)量4％～16％的混合料與塑煉后的聚氨酯生膠在80～100℃混煉至各組分混合均勻得混煉物，將混煉物在115～120℃硫化5～30min，然后在125～135℃硫化3～15min得預硫化物；

(2)發(fā)泡

將步驟(1)所得預硫化物置于高壓反應釜中，通入二氧化碳并升溫、加壓使二氧化碳轉變?yōu)槌R界二氧化碳，當超臨界二氧化碳在預硫化物中達到飽和后，采用快速降壓法將高壓反應釜中的壓力降至常壓，得到混煉型聚氨酯預硫化發(fā)泡材料；

(3)混煉型聚氨酯預硫化發(fā)泡材料的后硫化

將步驟(2)所得混煉型聚氨酯預硫化發(fā)泡材料在140～170℃硫化0.5～1h，然后在180～220℃硫化1.5～3h，即得混煉型聚氨酯泡沫材料。

上述方法中，所述硫化劑與堿性填料的質(zhì)量比為1:(1～1.5)。

上述方法中，所述硫化劑為二過氧化二異丙苯、異丙苯基叔丁基過氧化物或者硫磺；所述堿性填料的作用在于提供堿性環(huán)境，以有利于硫化劑的分解，堿性填料為納米碳酸鈣或者納米二氧化硅。

上述方法中，所述快速降壓法的降壓速率為50～80MPa/s。

上述方法的步驟(2)中，控制高壓反應釜的壓力為8～20MPa、溫度為35～70℃使二氧化碳轉變?yōu)槌R界二氧化碳，并保持前述壓力和溫度使超臨界二氧化碳在預硫化物中達到飽和。

上述方法中，所述聚氨酯生膠為聚醚型聚氨酯生膠或者聚酯型聚氨酯生膠。

上述方法中，預硫化操作的溫度和時間會對預硫化物的硬度造成影響，預硫化物的硬度又會影響發(fā)泡時泡孔的成核和生長，而且會對發(fā)泡產(chǎn)物的泡孔的穩(wěn)定性造成影響。

上述方法中，對聚氨酯生膠進行塑煉時，將聚氨酯生膠塑煉成柔軟而便于加工的塑性狀態(tài)即可，具體塑煉時間的長短與聚氨酯生膠的處理量有關。

上述方法的步驟(1)中，混煉物在預硫化的同時即被加工成型，若采用開煉機預硫化，開煉機可直接將混煉物加工成所需厚度的片材，若采用平板硫化機預硫化，施加8～10MPa的模壓壓力即可將混煉物加工成所需厚度的片材。

本發(fā)明還提供了一種上述方法制備的混煉型聚氨酯泡沫材料。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：