[发明专利]一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚氨酯弹性体，特别是涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法。

背景技术

热塑性聚氨脂弹性体(Thermoplastic polyurethane)是一种新型的有机高分子合成材料，属于高分子聚合物，可以代替橡胶(rubber)，软性聚氯乙烯材料(pvc)。热塑性聚氨酯弹性体有聚酯型、聚醚型和脂肪族三类，白色透明无规则球状或椭圆形颗粒，相对密度1.10-1.25。热塑性聚氨酯弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能。

以热塑性聚氨酯弹性体材料为基本成分，通过物理或化学方法填充大量气泡，制得的泡沫材料，与纯热塑性弹性体材料相比，具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好、美观实用等一系列特点，已在工业、农业、建筑、交通运输、军工、航空航天、体育、日用品等领域获得了广泛应用，如制作各种坐垫、衬垫、床垫、建筑材料、包装材料、体育用鞋、保温隔热材料、汽车配件、防撞防震材料及装饰材料等。

中国发明专利申请CN103642200A(申请号2013107064442；申请日2013.12.20)公开了一种发泡热塑性聚氨酯珠粒，该发泡珠粒包含100份热塑性聚氨酯颗粒、1-10份泡孔尺寸稳定剂、1-35份熔体粘度调节剂；该发泡热塑性聚氨酯珠粒在180℃下的熔体粘度为8000-15000泊；珠粒泡孔直径为500-800微米；该珠粒是通过采用挥发性发泡剂将包含泡孔尺寸稳定剂与熔体粘度调节剂的热塑性聚氨酯粒子浸溃在水悬浮液中，然后发泡来生产；由于需要借助泡孔尺寸稳定剂和熔体粘度调节剂才能实现发泡，要使用螺杆挤出机等设备，原料成本和生产成本较高，而且通过泡孔尺寸稳定剂与熔体粘度调节剂控制泡孔尺寸，珠粒泡孔直径为500-800微米，难以达到400微米以下，发泡珠粒的泡孔致密性不够，产品的弹性相对较差，强度不够高。

现有的其他技术也存在CN103642200A类似的问题，都需要借助泡孔尺寸稳定剂或者成核剂才能实现发泡，如WO2007082838等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种无需借助成核剂或者泡孔尺寸稳定剂的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法，制得的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒泡孔直径为400微米以下，且泡孔直径分布范围窄，发泡珠粒制品弹性高、强度高。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的制备方法，包括如下步骤：

1)将热塑性聚氨酯弹性体颗粒与水按质量比1∶0.8-4的比例加入反应釜中，启动搅拌；

2)向反应釜中加入二氧化碳，控制反应釜中压强和温度，使反应釜内二氧化碳处于超临界状态；

3)对反应釜进行加热，将反应釜内温度升温到(90-140)℃；保温；

4)通过连接反应釜和压力罐的阀门，将反应釜内物料在压力作用下进入压力罐中，保压，并自然降温至70℃以下，对热塑性聚氨酯弹性体颗粒进行一次发泡，控制反应釜与压力罐的容积比为1∶15-30；通过疏水阀排水；

5)将一次发泡颗粒放入储罐中进行二次常压发泡并停留30分钟以上，得到初级的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒；

6)干燥去除初级的热塑性弹性体发泡珠粒表面水份；经过48小时以上的常温常压熟化，得到成品热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒。

优选地，所述热塑性聚氨酯颗粒与水的质量比为1∶1-1.5。

所述将反应釜内温度升温到(90-140)℃的升温速度小于每分钟2℃。

所述保压的压力为(0.3-1.0)MPa。

所述降温至70℃以下为降温至常温-60℃。

步骤1)所述热塑性聚氨酯弹性体颗粒的粒径直径大小控制为1-5mm。

步骤3)所述保温为保温5分钟以上。

步骤6)所述干燥为通过流化床干燥。

一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒，由上述制备方法制得，热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的泡孔直径小于400微米。

本发明使用超临界二氧化碳作为发泡剂，基于超临界二氧化碳极大的扩散系数、很强的溶解能力和良好的流动性，使得超临界状态下的二氧化碳极易渗透到热塑性弹性体内部，且二氧化碳在粒子内部分散均匀，使得发泡粒子泡孔均匀且致密；因而本发明不用使用成核剂、泡孔稳定剂等进行改性，就可得到泡孔均匀、泡孔尺寸小的发泡珠粒。