[发明专利]一种低收缩长碳链聚酰胺弹性体发泡珠粒及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种低收缩长碳链聚酰胺弹性体发泡珠粒及其制备方法和应用，所述制备方法是通过由二元胺的碳原子数与二元酸的碳原子数为2N2(N+1)型的聚酰胺硬段和聚醚软段缩聚形成的长碳链聚酰胺弹性体制备得到发泡珠粒。本发明制备出2N2(N+1)型长碳链聚酰胺弹性体的聚酰胺硬段结构的二元酸脂肪链和二元胺脂肪链中亚甲基数目相等，能够形成亚甲基链段完全对称的空间排列，使得酰胺键之间形成更为规整的氢键相互作用。因此，所述长碳链聚酰胺弹性体具有较高的结晶温度、较快的结晶速率，其发泡珠粒的收缩率低，结构稳定性好。由该发泡珠粒制成的发泡材料具有质地柔软、减震性好、高回弹、永久形变小、密度低等特点，可广泛应用于高档鞋材、减震包装等领域。

技术领域

本发明属于高聚物材料的发泡技术领域，具体地说，涉及一种低收缩长碳链聚酰胺弹性体发泡珠粒及其制备方法和应用。

背景技术

长碳链聚酰胺弹性体(long chain polyamide elastomer)，简称“LCPAE”，是一类由长碳链聚酰胺作为硬段、聚醚作为软段的一种交替嵌段聚合物。LCPAE兼具橡胶的优良弹性和塑料的优良加工性，通过调整LCPAE的软硬段构成能够获得一系列硬度不同的LCPAE。LCPAE集合了长碳链聚酰胺和聚醚的多种优点，具有加工性能好、耐磨、耐溶剂、高回弹等优异的综合性能。可广泛应用于体育用品、织物涂层、医疗器械和玩具等领域。经过超临界物理发泡后的LCPAE材料，还具有发泡倍率大、泡孔尺寸小、泡孔密度大等特征，使得材料的回弹性和缓冲性能进一步提高，因而在高档鞋材、汽车内饰、保温隔热等领域具有很好的应用前景。

超临界物理发泡工艺通常采用二氧化碳、氮气等惰性气体，上述惰性气体在高温高压下能够达到超临界状态，使用它们作为发泡剂进行的物理发泡能够制备低密度多孔材料，且无有毒化学物质排放，无需化学交联，因此整个发泡过程无污染，所得发泡材料也可以进行回收利用。因此，该种方法在热塑性弹性体发泡材料的制备中得到广泛关注和应用，可以将热塑性弹性体通过水下造粒制备成微颗粒进行珠粒发泡，也可以将其注塑成为型坯进行整体发泡。

热塑性弹性体例如热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、长碳链聚酰胺弹性体(LCPAE)的硬段含量较低，且结晶度低，结晶温度也低，在使用超临界介质进行压降法发泡过程中，样品降温结晶与泡孔生长同步进行。如果材料具备较高的结晶温度和较快的结晶速率，这就便于已经成型的泡孔保持较高的发泡倍率，否则已经发泡的材料将会出现较为明显的收缩，其泡孔壁结构也会出现坍塌等问题。此外，为了解决发泡珠粒样品进一步收缩的问题，往往需要进行较长时间的熟化处理，例如将发泡珠粒置于烘箱中进行退火进一步提高样品的结晶度和模量以抑制收缩和坍塌问题，但降低了生产效率，提高了成本。

Mohamad Reza Barzegari等人在Polymer(114卷，15-27(2017))的文章“Characterization of hard-segment crystalline phase of poly(ether-block-amide)thermoplastic elastomers in the presence of supercritical CO₂and its impact on foams(超临界二氧化碳聚醚酰胺嵌段共聚物热塑性弹性体硬段结晶相的影响以及对泡沫塑料的影响)”中系统地研究了超临界二氧化碳压降法发泡的温度对法国Arkema公司生产的PA12基的LCPAE(Pebax 3533，7233)结晶结构的影响，发现样品在发泡之后的熔融焓值显著增大，即结晶度增大。但是所使用的Pebax 3533的结晶温度较低，结晶速率较慢，不利于低硬度品种发泡珠粒的定型，同时该论文也不涉及如何控制尼龙弹性体发泡材料收缩的技术方案。