[發(fā)明專(zhuān)利]制備熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710413319.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107177051A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余加保;陸煒;唐云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州博適特新材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08J9/12
• 分類(lèi)號(hào): C08J9/12;C08L75/04;C08L77/00;C08L23/08;C08L67/00
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松,楊冬玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒的方法，特別涉及一種利用清潔發(fā)泡氣體制備高倍率熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒的方法。

背景技術(shù)

熱塑性彈性體既具有類(lèi)似橡膠的優(yōu)良彈性，又具有一般熱塑性塑料的加工性能。通過(guò)物理發(fā)泡過(guò)程在熱塑性彈性體基體內(nèi)導(dǎo)入大量氣泡，形成的熱塑性彈性體發(fā)泡材料，其具有質(zhì)量輕，觸感柔軟，彈性高，永久壓縮變形小，清潔環(huán)保，可循環(huán)利用等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于鞋材，體育用品，汽車(chē)內(nèi)飾，電子器件等。

通過(guò)使用物理發(fā)泡劑先形成熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒，再通過(guò)模具內(nèi)蒸汽成型，使珠粒表面熔接形成發(fā)泡制品，解決了大尺寸發(fā)泡體較難一次發(fā)泡成型的問(wèn)題，特別有利于具有復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)的熱塑性彈性體發(fā)泡制品的規(guī)模化生產(chǎn)。

使用清潔的發(fā)泡氣體如二氧化碳或氮?dú)猓婊瘜W(xué)發(fā)泡劑和易燃，對(duì)環(huán)境有害的其他物理發(fā)泡劑，使發(fā)泡制品安全無(wú)害，發(fā)泡過(guò)程清潔環(huán)保，既不影響環(huán)境，又能滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的法規(guī)要求，是高分子發(fā)泡的發(fā)展方向。

由于氮?dú)庠诰酆衔镏袃H有較低的溶解度和較低的擴(kuò)散速率，因此使用氮?dú)獾陌l(fā)泡工藝通常需要極高的氮?dú)鈮毫Γ斐蓪?duì)設(shè)備的耐高壓要求較高，且由于擴(kuò)散速率慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，因此較少被應(yīng)用于珠粒發(fā)泡。

超臨界二氧化碳在熱塑性彈性體中有較快的擴(kuò)散速率和較高的溶解度，常被應(yīng)用于熱塑性彈性體的珠粒發(fā)泡。在熱塑性彈性體材料可變形的溫度范圍內(nèi)，使超臨界二氧化碳溶解于熱塑性彈性體體內(nèi)，然后通過(guò)快速泄壓，引發(fā)氣泡的成核和生長(zhǎng)，形成熱塑性彈性體發(fā)泡材料。

對(duì)于應(yīng)用超臨界二氧化碳發(fā)泡工藝得到的熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒，剛發(fā)泡形成的氣泡內(nèi)全部是二氧化碳?xì)怏w。其放置在空氣中時(shí)，由于空氣中氮?dú)饧s占78％，氧氣約占21％，造成氣泡內(nèi)外的二氧化碳?xì)怏w濃度梯度的存在。二氧化碳會(huì)擴(kuò)散逃逸出發(fā)泡珠粒，而空氣會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入氣泡，直至氣泡內(nèi)外的氣體濃度和壓力平衡。由于二氧化碳在聚合物中的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于占空氣主要成分的氮?dú)獾臄U(kuò)散速率，氣泡內(nèi)外氣體交換開(kāi)始時(shí)，主要以氣泡中二氧化碳向外逃逸為主，氣泡內(nèi)出現(xiàn)接近真空的狀態(tài)，氣泡內(nèi)氣壓低于外部空氣壓力的階段，此時(shí)空氣靜壓會(huì)使柔性的熱塑性發(fā)泡珠粒發(fā)生顯著的體積收縮。隨著空氣向氣泡內(nèi)的進(jìn)一步擴(kuò)散，氣泡內(nèi)壓力逐步增加直至內(nèi)外壓力相等，珠粒體積會(huì)得到部分恢復(fù)，但是其氣泡體積相比膨脹完成之時(shí)仍然減小了很多，這一先收縮再部分恢復(fù)的過(guò)程成為限制得到較高發(fā)泡倍率熱塑性彈性體發(fā)泡材料的重要原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中使用超臨界二氧化碳發(fā)泡工藝的熱塑性彈性體在與外界空氣交換過(guò)程中的體積收縮，導(dǎo)致發(fā)泡倍率減小的不足，提供了一種制備熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒的方法，該方法可使剛發(fā)泡后的發(fā)泡珠粒氣泡內(nèi)部為二氧化碳和氮?dú)饣旌蠚怏w，利用氮?dú)庵螝馀萁Y(jié)構(gòu)，維持較大發(fā)泡倍率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種制備熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒的方法，所述方法包括：氮?dú)饨n步驟，熱塑性彈性體粒子在高壓氮?dú)鈿夥罩薪n，浸漬溫度為常溫，獲得充分吸收氮?dú)獾臒崴苄詮椥泽w粒子；二氧化碳浸漬步驟，將充分吸收氮?dú)獾臒崴苄詮椥泽w粒子置于超臨界狀態(tài)的二氧化碳中，進(jìn)行溶脹擴(kuò)散，獲得溶解氮?dú)夂投趸嫉臒崴苄詮椥泽w粒子；膨脹步驟，誘導(dǎo)溶解氮?dú)夂投趸嫉臒崴苄詮椥泽w粒子發(fā)泡膨脹，制得熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒，所述熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒內(nèi)部為氮?dú)夂投趸蓟旌蠚怏w。

作為優(yōu)選，所述氮?dú)饨n步驟進(jìn)一步包括：熱塑性彈性體粒子在5-60MPa高壓氮?dú)庵薪n，浸漬溫度為常溫，浸漬時(shí)間為2-20小時(shí)，氮?dú)夥肿訑U(kuò)散進(jìn)入熱塑性彈性體粒子內(nèi)，獲得充分吸收氮?dú)獾臒崴苄詮椥泽w粒子。

作為優(yōu)選，所述二氧化碳浸漬步驟進(jìn)一步包括，將充分吸收氮?dú)獾臒崴苄詮椥泽w粒子置于發(fā)泡溫度的封閉容器內(nèi)，通入滿(mǎn)足發(fā)泡壓力的超臨界狀態(tài)二氧化碳，溶脹擴(kuò)散5-20分鐘，獲得溶解氮?dú)夂投趸嫉臒崴苄詮椥泽w粒子。

作為優(yōu)選，所述發(fā)泡溫度為熱塑性彈性體粒子可發(fā)生塑性形變，但還不能流動(dòng)的溫度，對(duì)于無(wú)定型聚合物，發(fā)泡溫度在Tg～Tg+40℃之內(nèi)，Tg為無(wú)定形聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；對(duì)于結(jié)晶聚合物，發(fā)泡溫度在Tm-20℃～Tm之內(nèi)，Tm為結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)。

作為優(yōu)選，發(fā)泡溫度為60°～350°。

作為優(yōu)選，超臨界狀態(tài)二氧化碳?jí)毫?～30MPa。

作為優(yōu)選，所述膨脹步驟進(jìn)一步包括，快速泄壓誘導(dǎo)所述溶解氮?dú)夂投趸嫉臒崴苄詮椥泽w粒子內(nèi)泡孔的成核和生長(zhǎng)，制得熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒，所述熱塑性彈性體發(fā)泡珠粒內(nèi)部為氮?dú)夂投趸蓟旌蠚怏w。