热塑性聚氨酯泡沫体及包含其的抗冲击复合层制造技术

本发明专利技术提供一种热塑性聚氨酯泡沫体。该热塑性聚氨酯泡沫体是由包含一热塑性聚氨基甲酸酯的原料进行一发泡程序而得；其中，该热塑性聚氨基甲酸酯具有由式(I)表示的结构单元：于式(I)中，各个R独立为碳数2至8的亚烷基、

【技术实现步骤摘要】
热塑性聚氨酯泡沫体及包含其的抗冲击复合层


[0001]本专利技术是关于一种热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)泡沫体，尤指一种作为抗冲击层的热塑性聚氨酯泡沫体；本专利技术另关于一种含有前述热塑性聚氨酯泡沫体的抗冲击复合层。

技术介绍

[0002]一般而言，手工具、手杖、球杆、枪柄、脚踏车、机车及多项运动器具等的握把通常是由坚硬的材料制成(例如金属、塑胶硬料或是木头等)，于使用的过程中容易传送震动至使用者的手部，故长时间握持这些握把容易使手部感到不适。另外，人于站立、行走、运动的过程，脚部不仅须支撑人体本身的重量，还须承受脚部着地后地面回传的作用力；久坐、久卧、维持单一动作，致使部分肌肉筋骨长时间承受身体重量的压力；人在活动过程摔倒造成身体撞击地面导致伤害；运动员于运动过程中，例如接球、击球、撞击或摔跤，身体恐会突受高冲击力而导致受伤。另外，关于物件如易碎品或精密仪器等亦可能于受到震动或碰撞时而损害。为了解决上述问题，鞋业、运动防护、设备防护及医用防护等产业都希望能开发出有效消散震动、吸收冲击力量且兼顾轻量化的防护用品。
[0003]举例而言，美国专利技术专利第5456658号提供一种可客制化的身体护具。该身体护具包含一保护层，该保护层是由湿气固化树脂(moisture
‑
cured reactive resin)与玻璃纤维所构成的复合材料。该护具使用前是密封于一防潮袋中，当被覆盖于欲保护的身体部位时才移除所述防潮袋；在存在湿气的情况下，该保护层会从初始的柔软状态快速硬化以形成坚固的垫体，由于该保护层一开始是贴合身体部位的形状，因此，固化后的垫体就会保持贴合该身体部分的形状。然而，该树脂完全硬化后即不可逆，无法再次改变形状。
[0004]美国专利技术专利第7381460号提供一种能量吸收复合材料，该能量吸收复合材料与知名抗冲击防护材料D3O相关。该能量吸收复合材料是以固体泡沫合成弹性聚氨酯(solid foamed synthetic elastomeric polyurethane)作为基体，于该基体的制程中加入作为膨胀剂的聚硼二甲基硅氧烷(polyborodimethylsiloxane，PBDMS)，并使PBDMS均匀分布至该基体中，最后制得具有弹性可压缩的能量吸收复合材料。
[0005]近年来，全球重视可持续发展，因此「资源重复循环、再生利用」的循环经济趋势正蓬勃发展，其中，又以鞋业与运动器材产业最为积极。若能以热塑性弹性体环保材料，例如热塑性聚酯树脂及TPU，替代现有技术中对环境不友善的材料(例如PU、热固型硅橡胶等)，将有助于将废弃产品中的抗冲击防护材料回收再利用，创造绿色消费模式。
[0006]日本专利技术专利申请案第2017
‑
197736号提出一种用于减震材料的聚酯树脂组合物，其含有由二羧酸成分和二醇成分构成的热塑性聚酯树脂(A)，具有特定的二苯基化合物结构的增塑剂(B)和无机填充剂(C)。
[0007]巴斯夫欧洲公司(BASF SE)于中国台湾专利技术专利申请案第202022030号中，提出一种以包含具有聚四氢呋喃均聚醚(PTMEG)结构单元的热塑性聚氨基甲酸酯、苯乙烯聚合物及特定的抗冲击改质剂的组成物所制成的泡沫珠粒(foam beads)；由所述泡沫珠粒制造的
模制品具有高于55％的反弹弹性，但该专利技术专利申请案并未公开所述模制品的抗冲击能力。而所属
中具有通常知识者皆能理解的是，依据现有泡沫体的反弹弹性无法直接推知该泡沫体的抗冲击能力。
[0008]另外，中国台湾专利技术专利申请案第200704662号提出一种软质聚氨酯泡沫体塑料，其是在聚氨酯化触媒、发泡剂以及泡沫稳定剂的存在下，使聚醚型多元醇和一元醇的混合物与聚异氰酸酯进行反应所制得。所述软质聚氨酯泡沫体是一种交联的热固性塑料，可在不使用可塑剂的情况下具有低回弹性、低温度敏感性(temperature responsivity)以及高透气性，主要适用于床垫、枕头等寝具；然该专利技术专利申请案也未公开所述软质聚氨酯泡沫体塑料的抗冲击能力。
[0009]与本专利技术使用的TPU最相关的现有技术为中国台湾专利技术专利第I697512号，其提出一种玻璃转移温度(glass transition temperature，Tg)介于环境温度与体温之间的TPU，前述TPU可以是一具有二羧基苯基聚酯结构单元的TPU或一具有10
‑
(2,3
‑
二羧基丙基)
‑
9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物(DOPO
‑
ITA)聚酯结构单元的TPU。由前述TPU制得的成型品在环境温度下展现刚性与挺性、接触人体时会因体温变得柔软有弹性，故该成型品与人体接触时可赋予一新奇的触感与趣味。该专利技术专利仅提及由前述TPU直接制得无纺布薄膜和无溶剂热熔胶，主要强调其与人体接触时的柔软舒适性，完全没有提及所述TPU经发泡而得的泡沫体，亦未提及前述TPU泡沫体与抗冲击性能相关的内容。

技术实现思路

[0010]有鉴于上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有良好抗冲击性的热塑性聚氨酯泡沫体，前述热塑性聚氨酯泡沫体可有效缓冲所承受的外来力量。
[0011]为达前述目的，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯泡沫体，其是由包含一热塑性聚氨基甲酸酯的原料进行一发泡程序而得。
[0012]该热塑性聚氨基甲酸酯具有由式(I)表示的结构单元：
[0013][0014]其中，各个R独立为碳数2至8的亚烷基(alkylene group)、
‑
CH2CH2OCH2CH2‑
或
‑
CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2‑
，n为2至13；该结构单元的数目平均分子量(number
‑
average molecular weight，Mn)为700克/摩尔(g/mole)至2500g/mole。
[0015]本专利技术借由将上述含有如式(I)的二羧基苯基聚酯结构单元的TPU进行一发泡程序以制得一热塑性聚氨酯泡沫体，而该热塑性聚氨酯泡沫体于承受外力冲击时，可消除至少20％的冲击力量，故能作为抗冲击层而广泛应用在各类需具防护能力的产品上。
[0016]较佳的，所述热塑性聚氨酯泡沫体的密度(density)为0.15克/立方厘米(g/cm3)至1.10g/cm3，但不限于此；所述密度是根据ASTMD792的密度测试标准所测得。
[0017]依据本专利技术，所述热塑性聚氨酯泡沫体的泡孔可为球形或是多边形的封闭孔洞，
泡孔尺寸会受到发泡温度、压力和试片厚度的影响而变动。较佳的，孔径范围为1微米(μm)至100μm，但不限于此。
[0018]较佳的，于所述TPU的整体结构中，所述由式(I)表示的结构单元占6摩尔百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，其是由包含一热塑性聚氨基甲酸酯的原料进行一发泡程序而得；其中，所述热塑性聚氨基甲酸酯具有由式(I)表示的结构单元：于式(I)中，各个R独立为碳数2至8的亚烷基、
‑
CH2CH2OCH2CH2‑
或
‑
CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2‑
；n为2至13；所述具有由式(I)表示的结构单元的数目平均分子量为700克/摩尔至2500克/摩尔。2.如权利要求1所述的热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，所述热塑性聚氨基甲酸酯具有由式(II)表示的结构单元：其中，于式(II)中，各个R1独立为碳数2至8的亚烷基、
‑
CH2CH2OCH2CH2‑
或
‑
CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2‑
，R2为n为2至13。3.如权利要求1所述的热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，所述热塑性聚氨基甲酸酯是由具有式(I)表示的结构单元的二醇、脂肪族二醇和二苯甲基烷
‑
4,4
‑
二异氰酸酯反应所形成的热塑性聚氨基甲酸酯；所述脂肪族二醇包含聚乙二醇、丁二醇、聚四亚甲基醚二醇或其组合。4.如权利要求1所述的热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，所述发泡程序包含珠粒以超临界流体含浸发泡后再热压成型制程、模制成型品以超临界流体含浸发泡制程、超临界流体注塑成型制程、超临界流体押出造出泡沫粒后再热压成型制程或超临界流体押出成型制程。5.如权利要求1所述的热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯泡沫体的厚度为1.5毫米至30毫米。6.如权利要求5所述的热塑性聚氨酯泡沫体，其特征在于，所述热塑性聚氨酯泡沫体的厚度为4毫米至12毫米；所述热塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹秋鹏，陈震玮，黄亭棣，曾胜茂，
申请(专利权)人：三晃股份有限公司，
类型：发明
国别省市：