具有双层结构的发泡TPU珠粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有双层结构的发泡TPU珠粒，包括外层和内层；外层是基于熔点不高于180℃的热塑性聚氨酯弹性体A的发泡层；内层是基于邵氏硬度80A

【技术实现步骤摘要】
具有双层结构的发泡TPU珠粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及发泡热塑性聚氨酯弹性体(TPU)领域，具体涉及一种具有双层结构的发泡TPU珠粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯弹性体是通过二异氰酸酯、长链二醇(即大分子二元醇)和短链二醇(即小分子二元醇或扩链剂)按照一定比例组合在一起在皮带系统上或在反应挤出机设备中制备得到的一种半结晶高分子材料。且因原料配方的多样性，通过调整各个原料比例，可以得到非常宽泛硬度的产品。另外，热塑性聚氨酯弹性体还具有优异的机械强度、耐水、耐油、耐化学腐蚀、耐霉菌和对环境友好等优点。
[0003]以热塑性聚氨酯弹性体珠粒为基体，通过挤出发泡造粒或高压釜式发泡的方法在热塑性聚氨酯弹性体珠粒内部填充大量气泡，得到发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒。
[0004]专利技术专利CN101370861B是将肖氏硬度44
‑
84A的热塑性聚氨酯弹性体珠粒和发泡剂在高压高温状态下浸渍，然后泄压制备得到发泡的热塑性聚氨酯弹性体珠粒。
[0005]专利技术专利CN103804890B是将热塑性聚氨酯弹性体和发泡剂投入到单螺杆挤出机中，然后通过水下切粒，制备得到发泡热塑性聚氨酯弹性体粒子。
[0006]上述两篇专利技术专利均为较早公开发泡热塑性聚氨酯珠粒制备的文献，分别通过两种工艺路线制备得到发泡热塑性聚氨酯珠粒。
[0007]专利技术专利CN101370861B还公开了发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒可通过水蒸气模塑成型的方式进行加工制备得到发泡热塑性聚氨酯弹性体模制品。
[0008]发泡热塑性聚氨酯弹性珠粒成型制品因具有密度低、隔热隔音、比强度高、弹性高和缓冲等一系列优点，因此在包装业、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业以及日用品等领域得到广泛应用，因其突出的回弹性能，尤其在运动鞋和篮球鞋的领域收到青睐，由于人们对材料轻量化迫切需求，低密度的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒模制品的硬度无法满足使用要求。
[0009]一般而言，发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒模制品提高制品硬度需要提高基体材料热塑性聚氨酯弹性体的硬度，但是高硬度的热塑性聚氨酯弹性体一般具有较高的熔点，一方面所制备的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒水蒸气模塑加工比较困难，颗粒间熔接差，材料机械强度低，另一方面加工时需要较高压力的水蒸气，造成能源浪费。当然本
人员通过加入带有支链结构的扩链剂，可以破坏高硬度热塑性聚氨酯弹性的结晶性能，进而适当降低高硬度热塑性聚氨酯弹性的熔点，但是这样会降低热塑性聚氨酯弹性体的机械性能，如拉伸强度及回弹性能等，得不偿失。

技术实现思路

[0010]针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种具有双层结构的发泡TPU珠粒，不仅具有轻质和优异的机械性能，而且具有高硬度以及较低的水蒸气模塑
成型压力，可解决现有技术中存在的高硬度的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒成型加工困难和水蒸气模塑成型压力高的问题。
[0011]一种具有双层结构的发泡TPU珠粒，包括外层和内层；
[0012]所述外层是基于熔点不高于180℃的热塑性聚氨酯弹性体A的发泡层；
[0013]所述内层是基于邵氏硬度80A
‑
85D的热塑性聚氨酯弹性体B的发泡层。
[0014]所述热塑性聚氨酯弹性体A的熔点是使用示差扫描量热法(DSC)测试得到的；具体为：使用METTLER公司生产的型号为DSC 1的仪器，采用STARe软件进行数据分析得到的；更具体的：以20℃/min的升温速度将5
‑
10mg的热塑性聚氨酯弹性体A从
‑
90℃升温至250℃后，恒温2分钟，然后以10℃/min的速度从250℃降温至
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90℃，最后再以20℃/min速度从
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90℃升温至250℃，将所得到的第2次升温时的DSC曲线的熔解峰峰值温度作为热塑性聚氨酯弹性体A的熔点。
[0015]在一优选例中，所述热塑性聚氨酯弹性体A和所述热塑性聚氨酯弹性体B的质量比为1:1
‑
20。
[0016]在一优选例中，所述热塑性聚氨酯弹性体A的熔点低于所述热塑性聚氨酯弹性体B的熔点。
[0017]进一步优选，所述热塑性聚氨酯弹性体A的熔点比所述热塑性聚氨酯弹性体B的熔点低10℃以上。
[0018]在一优选例中，所述热塑性聚氨酯弹性体A的数均分子量为7
‑
20万。
[0019]在一优选例中，所述热塑性聚氨酯弹性体A的异氰酸酯指数R
A
＜1，所述热塑性聚氨酯弹性体B的异氰酸酯指数R
B
＞1。在这一优选条件下所得的具有双层结构的发泡热塑性聚氨酯弹性体珠粒非常牢固，不易分层，内层熔体反应残余的NCO基团和外层熔体反应残留的OH基团在汇入同一模头后会继续发生反应，内外层通过化学键连接在一起，实现无界面的双层结构。
[0020]需要注意的是，如果所述热塑性聚氨酯弹性体A的异氰酸酯指数R
A
＞1，所述热塑性聚氨酯弹性体B的异氰酸酯指数R
B
＜1，虽然内外层也可通过化学键连接在一起，但外层异氰酸酯指数R
A
过高容易微交联，不利于后期加工。
[0021]所谓热塑性聚氨酯弹性体的异氰酸酯指数指的是合成热塑性聚氨酯弹性体的原料中，NCO基团的摩尔当量与OH基团的摩尔当量的比值。
[0022]在一优选例中，所述外层还包括物理发泡剂C。所述物理发泡剂C与所述热塑性聚氨酯弹性体A的质量比为0.1
‑
10:100。
[0023]在一优选例中，所述内层还包括物理发泡剂D。所述物理发泡剂D与所述热塑性聚氨酯弹性体B的质量比为0.1
‑
10:100。
[0024]在一优选例中，所述物理发泡剂C、所述物理发泡剂D分别独立选自二氧化碳、氮气、丁烷中的至少一种。
[0025]本专利技术还提供了所述的具有双层结构的发泡TPU珠粒的制备方法，包括：将反应形成所述热塑性聚氨酯弹性体A的原料和物理发泡剂C投入到第一挤出机内，将反应形成所述热塑性聚氨酯弹性体B的原料和物理发泡剂D投入到第二挤出机内，分别熔融反应浸渍，然后汇入同一个水下切粒模头挤出，且所述热塑性聚氨酯弹性体A和所述物理发泡剂C的混合熔体在外层，所述热塑性聚氨酯弹性体B和所述物理发泡剂D的混合熔体在内层。
[0026]本专利技术中，用于反应形成热塑性聚氨酯弹性体A、热塑性聚氨酯弹性体B的原料可以是本领域中常用的异氰酸酯、大分子二元醇和小分子二元醇扩链剂。
[0027]在一优选例中，所述的具有双层结构的发泡TPU珠粒的制备方法，所述物理发泡剂C的加入量为所述热塑性聚氨酯弹性体A质量的0.1％
‑
10％。
[0028]在一优选例中，所述的具有双层结构的发泡TPU珠粒的制备方法，所述物理发泡剂D的加入量为所述热塑性聚氨酯弹性体B质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双层结构的发泡TPU珠粒，其特征在于，包括外层和内层；所述外层是基于熔点不高于180℃的热塑性聚氨酯弹性体A的发泡层；所述内层是基于邵氏硬度80A
‑
85D的热塑性聚氨酯弹性体B的发泡层。2.根据权利要求1所述的发泡TPU珠粒，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体A和所述热塑性聚氨酯弹性体B的质量比为1:1
‑
20。3.根据权利要求1所述的发泡TPU珠粒，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体A的熔点低于所述热塑性聚氨酯弹性体B的熔点，优选的，所述热塑性聚氨酯弹性体A的熔点比所述热塑性聚氨酯弹性体B的熔点低10℃以上；所述热塑性聚氨酯弹性体A的数均分子量为7
‑
20万。4.根据权利要求1所述的发泡TPU珠粒，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体A的异氰酸酯指数R
A
＜1，所述热塑性聚氨酯弹性体B的异氰酸酯指数R
B
＞1。5.根据权利要求1～4任一项所述的发泡TPU珠粒的制备方法，其特征在于，包括：将反应形成所述热塑性聚氨酯弹性体A的原料和物理发泡剂C投入到第一挤出机内，将反应形成所述热塑性聚氨酯弹性体B的原料和物理发泡剂D投入到第二挤出机内，分别熔融反应浸渍，然后汇入同一个水下切粒模头挤出，且所述热塑性聚氨酯弹性体A...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冲冲，王光阜，宋红玮，张生，刘建文，
申请(专利权)人：美瑞新材料创新中心山东有限公司，
类型：发明
国别省市：