[发明专利]一种可硫化交联的发泡聚氨酯混炼胶粒子及其制备方法和成型工艺

说明书

本发明公开了一种可硫化交联的发泡聚氨酯混炼胶粒子及其制备方法和成型工艺，所述可硫化交联的发泡聚氨酯混炼胶粒子，其含有不饱和聚氨酯混炼胶、发泡成核剂、泡孔尺寸稳定剂、熔体粘度调节剂，通过将各组分熔融共混造粒制成共混粒子，再以超临界流体作为发泡剂进行发泡，最终可得到质量稳定、泡孔分布均匀、发泡倍率高、尺寸收缩率低、表面美观的发泡粒子，同时，所得的发泡粒子也可以进一步通过硫化形成“互穿”或“半互穿”网络结构，对发泡粒子的交联度进行调控；所得的发泡聚氨酯混炼胶粒子可广泛地应用于减震材料、包装材料、儿童玩具、体育用品、航空模型、保温隔热材料以及汽车内饰材料等领域。

技术领域

本发明涉及聚氨酯发泡材料的制备技术领域，特别涉及一种可硫化交联的发泡聚氨酯混炼胶粒子及其制备方法和成型工艺。

背景技术

泡沫塑料也称多孔塑料，是指以树脂为主体，内部含有无数微小泡孔的材料。由于泡沫塑料由大量的泡孔构成，泡孔内又充满气体，故又称以气体为填料的复合材料。自第二次世界大战以来，泡沫塑料已经成为聚合物工业非常重要的一部分，几乎影响了我们日常生活的各个方面。泡沫塑料行业之所以发展迅速，得益于其所具有的性能优势，如密度低、质量轻、隔热隔音、比强度高、缓冲等，能够广泛应用于保护性包装材料、保温材料和坐垫等。通常用于制备泡沫塑料的树脂有聚苯乙烯（PS）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。其中，TPU泡沫塑料由异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。TPU泡沫塑料具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料。基于上述优点，TPU泡沫塑料在减震、包装、儿童玩具、体育用品、航空模型、保温隔热以及汽车内饰等领域具有很好的应用前景。

目前为止，很多科研工作者都采用不同的发泡方法制备TPU泡沫塑料，包括采用悬浮发泡法、挤出法、低温浸渍法等。对于发泡材料而言，避免发泡材料的收缩尤为重要，发泡制品尺寸的收缩主要是受树脂的熔体粘度、结晶度以及发泡温度下高分子链段运动能力的影响。针对发泡热塑性聚氨酯粒子及其模塑制品而言，由于所采用的热塑性聚氨酯树脂熔体粘度较高，熔融温度范围较窄，高分子链中存在交替的软段与硬段，其发泡制品尺寸稳定性差、收缩变形的问题普遍存在。

例如，在专利WO2007082838中所公开的热塑性聚氨酯的可模塑泡沫珠粒，其存在着泡孔结构尺寸较大，颗粒表面不光滑，产品收率低等问题，并且其发泡过程中采用正丁烷作为发泡剂，也易产生环境污染问题。

再例如，在中国发明专利申请CN101370861A和CN103804889A中使用了包括丁烷、戊烷、己烷以及辛烷的异构体在内的脂肪族烷烃作为物理发泡剂，并采用连续挤出或者间歇釜式发泡工艺制备了TPU发泡粒子；所制得的TPU发泡粒子泡孔尺寸不均一，并且容易得到开孔性的TPU发泡粒子，使得后续成型TPU发泡粒子收缩率高。另外，大量地使用脂肪烃作为发泡剂也容易产生爆炸，存在安全隐患。

再例如，中国发明专利申请CN 103709726 A利用超临界流体对热塑性聚氨酯进行发泡，并加入了发泡成核剂和抗氧剂与热塑性聚氨酯粒子进行共混，并通过挤出造粒制得发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒；所制得的发泡材料质量稳定，发泡倍率高，但无法实现对聚氨酯粒子熔体粘度、交联度以及尺寸稳定性的调节作用，制得的发泡材料在使用过程中的强度问题也有待商榷。

对于日常生活领域（如鞋材、枕头、床垫）、休闲场所（如地板涂层）、缓冲包装材料等，使用者也大多重视模塑发泡制品的表观性。为了解决发泡制品尺寸收缩以及发泡粒子表面褶皱，且保证在生产以及加工过程中热塑性聚氨酯树脂具有足够的强度，不易发生导致收缩的形变，需要研发一种环保、表面美观、尺寸稳定性优良、交联度可控的发泡聚氨酯粒子。

发明内容