[發明專利]一種熱塑性聚氨酯發泡粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201611217733.6
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN108239385B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 楊永柱;付小亮;黃岐善;陳玉兵;翟志斌;李肇堅
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L75/06;C08L67/02;C08L67/00;C08L51/06;C08L77/02;C08L77/06;C08L23/06;C08L23/14;C08L25/06;C08J9/12
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本發明涉及一種熱塑性聚氨酯發泡粒子及其制備方法。所述熱塑性聚氨酯發泡粒子包含以下質量百分比的組分：(A)65?90％的熱塑性聚氨酯彈性體，(B)2?30％的熱塑性樹脂聚合物，(C)0?15％的相容劑。制備方法：將熱塑性聚氨酯彈性體與熱塑性樹脂聚合物及相容劑的共混合金顆粒加入高壓釜中，向高壓釜中加入二氧化碳，使高壓釜內二氧化碳處于超臨界狀態，將釜釋壓獲得溶解有二氧化碳的不發泡顆粒；將溶解有二氧化碳的不發泡顆粒置于熱空氣中加熱發泡，獲得發泡粒子。制備的熱塑性聚氨酯發泡粒子尺寸穩定，基本不收縮，表面光亮飽滿、泡孔直徑均勻，泡孔尺寸10?100um可控，回彈性能好。

技術領域

本發明涉及一種熱塑性聚氨酯發泡粒子及其制備方法，屬于發泡材料領域。

背景技術

發泡材料具有密度低、比強度高、隔熱隔音及緩沖等性能，廣泛應用于包裝、工業、農業、交通運輸業、軍事、航空航天以及日用民用品等領域。常用的發泡材料有聚苯乙烯(PS)泡沫、聚乙烯(PE)泡沫、聚丙烯(PP)泡沫及聚氨酯(PU)軟質和硬質泡沫等，目前制備發泡材料的方法主要通過物理或化學方法在塑料內部填充大量的氣泡。

熱塑性聚氨酯(TPU)具有良好的物理機械性能、低溫柔順性、耐水解、耐老化性能、對環境友好、可回收利用等優點，將發泡TPU粒子通過蒸汽模壓成型得到的發泡制品在保留基料優異的性能之外，同時具有優異回彈性能，低密度，因此發泡TPU制品在鞋材領域、汽車領域、包裝領域及日常生活中具有廣泛的應用前景。

采用化學發泡劑制備TPU發泡材料的泡孔結構較粗糙，泡孔尺寸不均勻，存在嚴重的并泡及孔洞缺陷，發泡試樣的密度大，膨脹倍率較低。

國際專利WO2000/44821A及WO2004/108811A公開了可膨脹微球制備TPU發泡材料的方法，可有效降低化學發泡劑導致的泡孔尺寸不均勻，并泡及孔洞缺陷，但發泡密度一般在0.4g/cm³以上，同時會出現表面凹陷缺陷。

中國專利CN101370861、CN103642200、CN103804889公開了以有機溶劑或惰性氣體作為物理發泡劑，通過懸浮工藝制備TPU發泡粒子材料的方法。所制備的TPU發泡粒子泡孔小且分布均勻，密度可低至0.1-0.5g/cm³，但該方法將TPU顆粒在溫度為100-150℃的水中蒸煮，而TPU樹脂特別是聚酯型TPU樹脂易于水解，長時間水煮易導致其發生降解及黃變，影響TPU材料的后續使用，且有機溶劑不環保，同時易燃易爆。

中國專利CN103804890公開了采用飽和的烷烴為物理發泡劑，通過連續擠出及水下切粒制備TPU發泡粒子的方法。所用發泡劑同樣存在環保問題及安全問題，同時熔體狀態下，TPU的粘度及強度相對降低，導致發泡材料的泡孔結構難于控制，泡孔尺寸較大。

超臨界二氧化碳的臨界溫度近于常溫(31.1℃)，臨界壓力不高(7.3MPa)，易于制備，同時無毒、不燃、化學惰性、無溶劑殘留、價廉易得、使用安全、不污染環境，同時超臨界狀態使其在聚合物中的溶解度及擴散能力明顯增加，目前逐漸作為一種高效的物理發泡劑被廣泛應用。

中國專利CN104130439公開了一種采用超臨界二氧化碳為物理發泡劑，通過兩步法減壓發泡制備TPU發泡粒子的方法。該方法工藝流程及設備復雜，同時TPU基材需在水中水煮浸泡，易導致材料降解。

中國專利CN103951965公開了一種彩色TPU發泡材料制備方法，采用超臨界二氧化碳為物理發泡劑，通過水浴或蒸汽進行一步發泡，再通過熱空氣進行二次發泡，最后通過高壓空氣或氮氣進行三次發泡制備發泡材料，該方法工藝流程及設備復雜，成本較高。

中國專利CN103709726及CN104385479公開了一種以超臨界流體為物理發泡劑，以無機填料為成核劑，通過連續擠出發泡制備TPU發泡粒子的方法，但在熔體狀態下，TPU的粘度及強度相對降低，導致發泡材料的泡孔結構難于控制，泡孔尺寸較大，易收縮。