一种新型复合发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型复合发泡材料及其制备方法。所述复合发泡材料包括如下重量份数的原料组分：二异氰酸酯40‑60份、低聚物多元醇25‑45份、醋酸纤维素8‑15份、扩链剂5‑15份和催化剂0.5‑5份。所述复合发泡材料是通过先将原料在双螺杆挤出机中反应挤出造粒，形成TPU颗粒；然后将一部分TPU颗粒用超临界流体发泡，形成TPU发泡珠粒；最后将剩余的TPU颗粒熔融后注入超临界流体，与TPU发泡珠粒一起发泡的方法制备得到。本发明专利技术提供的复合发泡材料兼具机械强度高、压缩永久变形小，回弹性好的优点，可用于球类、鞋材、家具和汽车座椅等领域。

A new composite foaming material and its preparation method

The invention provides a new composite foaming material and a preparation method thereof. The composite foaming material comprises the following raw material components by weight: diisocyanate 40 60 phr, oligomer polyol 25 45 phr, cellulose acetate 8 15 phr, chain extender 5 15 phr and catalyst 0.5 5 phr. The composite foaming material is prepared by reactive extrusion and granulation of raw materials in twin-screw extruder to form TPU particles; then part of TPU particles are foamed with supercritical fluid to form TPU foaming beads; finally, the remaining TPU particles are melted and injected into supercritical fluid to foam together with TPU foaming beads. . The composite foaming material provided by the invention has the advantages of high mechanical strength, small compression permanent deformation and good resilience, and can be used in the fields of balls, shoes, furniture and automobile seats.

【技术实现步骤摘要】
一种新型复合发泡材料及其制备方法
本专利技术属于发泡材料
，具体涉及一种新型复合发泡材料及其制备方法。
技术介绍
发泡材料因其质轻、柔韧性好、机械性能出色等优点，在各个领域扮演重要的应用角色。随着新材料新技术的发展和应用，发泡材料的创新性研究和应用成为国内外研究热点。常见的发泡材料有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)发泡材料、聚丙烯(PP)发泡材料、聚氯乙烯(PVC)发泡材料、三元乙丙橡胶(EPDM)发泡材料、聚烯烃弹性体(POE)发泡材料和聚氨酯弹性体(TPU)发泡材料等。其中TPU发泡材料因其强度高、韧性好、耐磨、耐寒等优点，而被作为高品质发泡材料，广泛应用于球类、鞋材、家具和汽车座椅等对材料要求较苛刻的领域。但是，由于TPU属于热塑性弹性体，长期在应力作用下容易发生蠕变和应力松弛，因此普通的TPU发泡材料的压缩永久变形较大，长期使用品质下降较明显。且普通的TPU发泡材料的回弹性能也不足以满足上述应用的要求。CN107151373A公开了一种具有高回弹性的发泡材料用组合物及其制备方法，通过添加聚烯烃类聚合物，形成聚烯烃类聚合物/TPU互穿网络提高回弹性，但是得到的材料的回弹性能较低，压缩永久变形为20％左右；CN105885326A公开了一种高弹性抗静电发泡复合材料，通过与苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)及丁腈橡胶(NBR)复合，并添加补强剂提高弹性，但得到的材料的压缩永久变形高达35％。因此，在本领域期望得到一种兼具较高的机械强度、较低的压缩永久变形和良好的回弹性能的TPU发泡材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种新型复合发泡材料及其制备方法。该复合发泡材料具有机械强度高、压缩永久变形小，回弹性好的优点，可用于球类、鞋材、家具和汽车座椅等领域。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种新型复合发泡材料，如下重量份数的原料组分：本专利技术通过采用醋酸纤维素与其他原料合理配合，制备具有特定分子结构的TPU材料，再结合特定的制备方法，从而使得到的复合发泡材料兼具较高的机械强度、较低的压缩永久变形和良好的回弹性能。本专利技术中，所述二异氰酸酯的重量份数可以是40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份或60份等。所述低聚物多元醇的重量份数可以是25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。所述醋酸纤维素的重量份数可以是8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份或15份等。所述扩链剂的重量份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。所述催化剂的重量份数可以是0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等。作为本专利技术的优选技术方案，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(H6XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种或至少两种的组合。优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和环己烷二亚甲基二异氰酸酯的组合。优选地，所述二异氰酸酯由甲苯二异氰酸酯和环己烷二亚甲基二异氰酸酯按质量比4-8:1(例如4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1或8:1等)组成。作为本专利技术的优选技术方案，所述低聚物多元醇的数均分子量为1500-3000；例如可以是1500、1600、1800、2000、2200、2300、2500、2600、2800或3000等。优选地，所述低聚物多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。优选地，所述低聚物多元醇由聚醚多元醇和聚酯多元醇按质量比2-4:1(例如2:1、2.2:1、2.3:1、2.5:1、2.6:1、2.8:1、3:1、3.2:1、3.3:1、3.5:1、3.6:1、3.8:1或4:1等)组成。本专利技术通过调节二异氰酸酯以及低聚物多元醇的种类和比，实现对TPU材料的软硬段性质和比例的调节，从而使得到的TPU材料具有良好的柔韧性，进一步提高了发泡材料的回弹性能。优选地，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇或聚三羟甲基丙烷中的一种或至少两种的组合。优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇或聚己内酯二醇中的一种或至少两种的组合。作为本专利技术的优选技术方案，所述扩链剂选自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇、二乙氨基乙醇、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺、乙二胺或3,3'-二氯-4,4'二氨基-二苯基甲烷中的一种或至少两种的组合。作为本专利技术的优选技术方案，所述催化剂选自三乙醇胺、N,N'-双吗琳基二乙基醚、四正丁基锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、羟基三甲基锡或二丁基二月桂酸锡中的一种或至少两种的组合。作为本专利技术的优选技术方案，所述复合发泡材料还包括0.5-5重量份(例如0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份等)的抗氧剂。优选地，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺(抗氧剂1098)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)和二亚磷酸二硬脂醇季戊四醇酯中的一种或至少两种的组合。作为本专利技术的优选技术方案，所述复合发泡材料还包括0.5-5重量份(例如0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份等)的抗紫外线剂。优选地，所述紫外线吸收剂选自苯甲酸类化合物、二甲苯酮类化合物或苯并三唑类化合物中的一种或至少两种的组合。另一方面，本专利技术提供一种上述复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将配方量的各原料加入双螺杆挤出机中，边反应边挤出造粒，形成TPU颗粒；(2)将30-50％(例如30％、32％、33％、35％、36％、38％、40％、42％、43％、45％、46％、48％或50％等)的步骤(1)得到的TPU颗粒加入高压反应釜中，并通入超临界流体，保压，使超临界流体溶于TPU颗粒中，形成超临界流体/TPU均相体系；(3)将步骤(2)得到的溶解了超临界流体的TPU颗粒减压升温，进行发泡，得到TPU发泡珠粒；(4)将剩余的步骤(1)得到的TPU颗粒加热熔融，注入超临界流体，然后与步骤(3)得到的TPU发泡珠粒混合，加热发泡，得到所述新型复合发泡材料。本专利技术通过上述方法制备的复合发泡材料由基体(由剩余的TPU颗粒发泡形成)和TPU发泡珠粒构成，其中，TPU发泡珠粒作为分散相，分布在基体中。由于TPU发泡珠粒是通过先加压使超临界流体溶于TPU颗粒中，然后发泡形成的，而基体是通过注入超临界流体，然后发泡形成的，因此TPU发泡珠粒的泡孔更细密均匀。由于TP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型复合发泡材料，其特征在于，所述复合发泡材料包括如下重量份数的原料组分：

【技术特征摘要】
1.一种新型复合发泡材料，其特征在于，所述复合发泡材料包括如下重量份数的原料组分：2.根据权利要求1所述的复合发泡材料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的一种或至少两种的组合；优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和环己烷二亚甲基二异氰酸酯的组合；优选地，所述二异氰酸酯由甲苯二异氰酸酯和环己烷二亚甲基二异氰酸酯按质量比4-8:1组成。3.根据权利要求1或2所述的复合发泡材料，其特征在于，所述低聚物多元醇的数均分子量为1500-3000；优选地，所述低聚物多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；优选地，所述低聚物多元醇由聚醚多元醇和聚酯多元醇按质量比2-4:1组成；优选地，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇或聚三羟甲基丙烷中的一种或至少两种的组合；优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇或聚己内酯二醇中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合发泡材料，其特征在于，所述扩链剂选自1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二甘醇、二乙氨基乙醇、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺、乙二胺或3,3'-二氯-4,4'二氨基-二苯基甲烷中的一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合发泡材料，其特征在于，所述催化剂选自三乙醇胺、N,N'-双吗琳基二乙基醚、四正丁基锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、羟基三甲基锡或二丁基二月桂酸锡中的一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5任一项所述的复合发泡材料，其特征在于，所述复合发泡材料还包括0.5-5重量份的抗氧剂；优选地，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二亚磷酸二硬脂醇季戊四醇酯中的一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述的复合发泡材料，其特征在于，所述复合发泡材料还包括0.5-5重量份的抗紫外线剂；优选地，所述紫外线吸收剂选自苯甲酸类化合物、二甲苯酮类化合物或苯并三唑类化合物中的一种或至少两种的组合。8.根据权利要求1-7任一项所述的复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将配方量的各原料加入双...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，王一良，何建雄，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44