一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置，所述方法是从液体制备原料开始，仅通过两台挤出机和发泡熔腔能够直接生产发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒，相比于先制备得到热塑性聚氨酯弹性体，再进行发泡的现有技术而言，本申请的方法及装置设备简单，控制点少，生产效率高，成本大幅降低，而且一次性挤出具有以下优点：发泡过程中熔体强度高、粘度大，分子量容易控制且无二次挤出分子量降低的问题，另外第二挤出机后端连接有发泡熔腔，在发泡熔腔内熔体可快速预发泡，这大大降低了对后续水下切粒的要求，生产压力大幅降低，便于控制。便于控制。便于控制。

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置


[0001]本专利技术属于聚氨酯弹性体发泡新材料领域，具体涉及一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有较宽泛的硬度范围，优异的耐磨性、机械强度、耐水、耐油、耐化学腐蚀、耐霉菌，耐老化、不黄变、可回收利用等优点。采用TPU制备的发泡材料在保留原基体优异的性能之外，同时具备优异的回弹性，可以在较宽泛的温度范围内使用。以热塑性聚氨酯弹性体材料为基本成分，通过物理填充大量气泡，制得的泡沫材料，与纯热塑性弹性体材料相比，具有密度小、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，基于上述优点，发泡TPU材料在许多工业领域(汽车工业、包装材料、运动场地、健身器材)、日常生活领域(鞋材、地板涂层、玩具、家居)具有非常广泛的应用前景。
[0003]中国专利文献CN104385479A公开了一种挤出方法制备发泡TPU珠粒的方法，其采用TPU颗粒与无机纳米颗粒混合后加入挤出机并在挤出机后端注入超临界流体后形成完全混合的熔体，最后经过模头挤出得到发泡TPU珠粒，此方法虽然可以制备得到发泡TPU珠粒，但是生产效率较低，对前端TPU原料的均匀性要求非常高，若原料性能不稳定，得到的发泡TPU珠粒密度差别较大，对下游加工产生存在较大的不良影响，同时此类方法对水切系统的要求相对较高，压力较大，不利于实际生产控制。
[0004]专利文献WO2010/136398A、CN102229709A、CN103642200A、CN103951965A等还公开了以物理发泡剂通过釜压得方式制备发泡TPU珠粒的方法，产量相对较高，但该类方法对设备要求较高，由于其间歇式生产，导致批次之间的物料存在差异，控制需要相对严格，不能更好得满足下游客户的需求。

技术实现思路

[0005]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置，所述方法及装置具有可连续化生产，发泡材料具有质量稳定，生产效率高，适用范围广等特点。
[0006]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]A)把异氰酸酯、多元醇、小分子扩链剂和助剂注入第一挤出机的料筒内，在第一挤出机内混合反应后形成聚合物熔体，在第一挤出机的末端注入超临界流体，使超临界流体与聚合物熔体在第一挤出机内混合；
[0009]B)将步骤A)的超临界流体与聚合物熔体的混合物注入第二挤出机，控制第二挤出机各温区的温度，使温度逐渐降低，得到相对温度较低、混合更均匀的混合物；
[0010]C)将步骤B)的温度较低、混合更均匀的混合物经过第二挤出机进入发泡熔腔中，在发泡熔腔内预发泡，形成微小气泡与混合物均匀混合的预发熔体；
[0011]D)步骤C)的均匀混合的预发熔体经水下切粒模头，制得所述发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒。
[0012]本专利技术还提供一种发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒，其是根据上述方法制备得到的；所述发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的粒径为4-6mm，闭孔隙率为96％以上，本体密度为0.108-0.255kg/L，堆积密度为80-106g/L。
[0013]本专利技术还提供一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的装置，所述装置包括进料单元、第一挤出机、第二挤出机、发泡熔腔、水下切粒单元和输送单元，其中，所述进料单元与第一挤出机连接，所述第一挤出机与所述第二挤出机连接，所述第二挤出机与发泡熔腔连接，所述发泡熔腔通过管路与水下切粒单元连接，所述水下切粒单元与输送单元连接。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]本专利技术提供了一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法及装置，所述方法是从液体制备原料开始，仅通过两台挤出机和发泡熔腔能够直接生产发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒，相比于先制备得到热塑性聚氨酯弹性体，再进行发泡的现有技术而言，本申请的方法及装置设备简单，控制点少，生产效率高，成本大幅降低，而且一次性挤出具有以下优点：发泡过程中熔体强度高、粘度大，分子量容易控制且无二次挤出分子量降低的问题，基于以上优点，材料在发泡过程中泡孔壁较厚，泡孔均匀且能够人为调整泡孔孔径，能够达到间歇釜压发泡的效果，大大优化了发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的加工性能；另外第二挤出机后端连接有发泡熔腔，在发泡熔腔内熔体可快速预发泡，这大大降低了对后续水下切粒的要求，生产压力大幅降低，便于控制；进一步地，经过水下切粒后得到的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒通过输送过程中完成熟化，提高生产效率节约能耗且产品密度非常稳定。
附图说明
[0016]图1为连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的装置结构示意图。
[0017]其中，1为发泡熔腔、2为第一挤出机、201为第一挤出机电机、202为第二进料口、3为第二挤出机、301第二挤出机电机、4为模头、5为第一进料口、6为切粒机、7为脱水机、8为第三进料口、9为出料口、10为切粒水管、11为脱水机进料口、12为管路，13为灌注机。
具体实施方式
[0018]<连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法>
[0019]如前所述，本专利技术提供了一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法，所述方法包括如下步骤：
[0020]A)把异氰酸酯、多元醇、小分子扩链剂和助剂注入第一挤出机的料筒内，在第一挤出机内混合反应后形成聚合物熔体，在第一挤出机的末端注入超临界流体，使超临界流体与聚合物熔体在第一挤出机内混合；
[0021]B)将步骤A)的超临界流体与聚合物熔体的混合物注入第二挤出机，控制第二挤出机各温区的温度，使温度逐渐降低，得到相对温度较低、混合更均匀的混合物；
[0022]C)将步骤B)的温度较低、混合更均匀的混合物经过第二挤出机进入发泡熔腔中，
在发泡熔腔内预发泡，形成微小气泡与混合物均匀混合的预发熔体；
[0023]D)步骤C)的均匀混合的预发熔体经水下切粒模头，制得所述发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒。
[0024]其中，所述方法还包括如下步骤：
[0025]E)将制得的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒通过加热干燥、熟化后得到发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒成品。
[0026]在本专利技术的一个实施方式中，步骤A)中，所述异氰酸酯、多元醇、小分子扩链剂的选择没有特别的定义，其可以制备得到热塑性聚氨酯弹性体即可。
[0027]示例性地，所述异氰酸酯具有式(I)所示的结构：
[0028][0029]式(I)中，A表示多异氰酸酯核心部分，选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、或取代或未取代的芳基，所述取代基为惰性取代；y为2～10之间的整数。
[0030]优选地，y为2～8之间的整数；还优选地，y为2～6之间的整数。
[0031]优选地，A选自下述基团：取代或未取代的C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续制备发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒的方法，其中，所述方法包括如下步骤：A)把异氰酸酯、多元醇、小分子扩链剂和助剂注入第一挤出机的料筒内，在第一挤出机内混合反应后形成聚合物熔体，在第一挤出机的末端注入超临界流体，使超临界流体与聚合物熔体在第一挤出机内混合；B)将步骤A)的超临界流体与聚合物熔体的混合物注入第二挤出机，控制第二挤出机各温区的温度，使温度逐渐降低，得到相对温度较低、混合更均匀的混合物；C)将步骤B)的温度较低、混合更均匀的混合物经过第二挤出机进入发泡熔腔中，在发泡熔腔内预发泡，形成微小气泡与混合物均匀混合的预发熔体；D)步骤C)的均匀混合的预发熔体经水下切粒模头，制得所述发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：E)将制得的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒通过加热干燥、熟化后得到发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒成品。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤A)中，所述异氰酸酯、多元醇、小分子扩链剂和助剂的质量份数比为25-35份异氰酸酯，50-65份多元醇，5-10份小分子扩链剂，和0.5-5份助剂；步骤A)中，所述的超临界流体选自超临界二氧化碳流体、超临界氮气流体、超临界正丁烷流体、超临界环戊烷流体的一种或几种；步骤A)中，所述超临界流体与聚合物熔体的质量比为35-55:45-65。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，步骤A)中，所述的第一挤出机为双螺杆挤出机；步骤A)中，所述的第一挤出机的温度参数如下表所示：5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，步骤B)中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，
申请(专利权)人：潍坊誉博新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：