[发明专利]一种具有高熔体强度的聚酯弹性体泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高熔体强度的聚酯弹性体泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种适用于生物传感、食品保鲜、包装材料用的抑菌、可生物降解、导电的纳米复合材料膜。

背景技术

泡沫塑料由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，用途很广。发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。20世纪60年代发展起来的结构泡沫塑料，以芯层发泡、皮层不发泡为特征，外硬内韧，比强度(以单位质量计的强度)高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建筑和家具工业中。聚烯烃的化学或辐射交联发泡技术取得成功，使泡沫塑料的产量大幅度增加。经共混、填充、增强等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更优良的综合性能，能满足各种特殊用途的需要。

热塑性聚酯弹性体TPEE是通过芳香族苯二甲酸二甲酯(或对苯二甲酸)，1，4-丁二醇及聚醚二醇共聚得到的含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物，通过改变硬段和软段的比例可以调节材料的物理性能，一般来说，硬段含量越高，材料强度硬度越大，软段含量越高，材料韧性越好。TPEE主要性能如下：

1.力学性能：其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。

在低应变条件下TPEE模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高。与聚氨酯(TPU)相比，TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多，用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件，前者可以承受更大的负载。TPEE低温柔顺性好，低温缺口冲击强度优于其他TPE。

2.优良的耐热性能

TPEE硬度越高耐热性越好，使用温度很高，短期使用温度可达120度，拉伸强度远远高于TPU。而且，TPEE还具有出色的耐低温性能，大部分TPEE可在-40℃长期使用，它的工作温度范围为-70～200℃。

3.极佳的耐化学介质性

TPEE在室温下能耐大多数极性化学介质如酸、碱、胺二醇类化合物，对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能很好。

4.耐候性和耐老化性

TPEE在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下化学稳定性优良。

聚酯弹性体凭借其优异的性能，被广泛应用于合成纤维薄膜工业和塑料领域。然而，其在泡沫塑料方面的应用一直发展缓慢，这主要是由于其融体强度较低。在熔融状态下，它形成的泡沫极易破裂，难以形成具有封闭孔结构的高强度泡沫。

现在市场上的泡沫塑料产品主要有高抗冲聚苯乙烯泡沫，聚氨酯(软泡或者硬泡)和聚烯烃泡沫，他们被广泛用来制作绝缘材料，包装材料，饮料杯和盛食物的容器。这些材料在使用时或多或少的都存在不足，最主要的是这些材料的使用温度较低，接近甚至低于100度，而加热或者蒸煮食物温度一般都要高于100度，所以用这种材料做食物支撑物都会导致材料被破坏，或者食物被污染。这也严重限制了泡沫塑料在高温方面的应用。芳香族聚酯弹性体，具有较高的熔融温度，其熔点一般在205℃以上，能轻松胜任一般的蒸煮温度。而且，此类泡沫具有柔性，质软，手感良好等特点，所以如果将其做成泡沫塑料，无疑将具有重要的市场前景。

迄今为止，还没有发现用纳米粒子的方法来提高聚酯弹性体熔体强度的报道。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种原料易得，成本低廉，工艺条件易控制，产品性能好，质量稳定的具有高熔体强度的聚酯弹性体泡沫材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有高熔体强度的聚酯弹性体泡沫材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)前驱体(芳香族二甲酸二甲酯)150重量份，α，ω-脂肪族二醇40～200重量份和聚醚二醇10～150重量份在催化剂0.2～1.5重量份的催化作用下，于反应釜中，在常压，温度为160～200℃下进行酯交换反应1～5小时；

或

前驱体(芳香族二甲酸)，150重量份，α，ω-脂肪族二醇40～200重量份和聚醚二醇10～150重量份在催化剂0.2～1.5重量份的催化作用下，压力为3～7MPa，温度为180～210℃下进行酯化反应1～5小时；

(2)向上述反应体系中加入纳米无机金属氧化物或非金属氧化物2.3～10.8重量份和加工助剂1～2.5重量份，温度缓慢升至200～230℃，压力降至0.01～0.05MPa，反应1小时，随后再将体系温度升到230～270℃，压力缓慢降至20～70Pa，维持3～6小时；

(3)通入氮气将体系压力升至3～6MPa，出料、拉条、冷却、切粒、烘干；