一种复合弹性体材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种复合弹性体材料及其制备方法、用途。复合弹性体材料包括晶格点阵结构弹性体和弹性树脂层，所述弹性树脂层至少形成在所述晶格点阵结构弹性体的内部孔隙中并与所述晶格点阵结构弹性体之间结合。进一步地，所述弹性树脂层还形成在所述晶格点阵结构弹性体的外表面。所述复合弹性体材料是通过将所述晶格点阵结构弹性体与包含弹性树脂或形成弹性树脂的原料、树脂固化剂的处理液充分接触，并加热固化后制得。本发明专利技术制备得到的复合弹性体材料轻便而且抗压缩性能优异。弹性体材料轻便而且抗压缩性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种复合弹性体材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种复合弹性体材料及其制备方法、用途。

技术介绍

[0002]在很多需要缓冲、支撑的场合，例如运动、包装、防护场景下，需要使用高强度、高弹性(抗压缩性能)、高抗冲击性能并且质量轻的弹性体材料。目前，以热塑性粉末为原料，通过3D打印成型的弹性体，因具有成型过程简单、环保、原料利用率高、可回收、精度高等优势，已被应用于该场合。然而，3D打印成型的弹性体，由于伴随着熔体收缩、粉末颗粒间结合不牢、空隙多等因素，导致其力学性能，尤其是压缩性能还不够，为了获得所需要的抗压缩性能，就必须得增加弹性体的厚度，而这导致了不期望的体积增加、重量增大，以及成本的升高。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种不仅轻便而且抗压缩性能优异的复合弹性体材料。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：
[0005]一种复合弹性体材料，所述复合弹性体材料包括晶格点阵结构弹性体和弹性树脂层，所述弹性树脂层至少形成在所述晶格点阵结构弹性体的内部孔隙中并与所述晶格点阵结构弹性体之间结合。
[0006]进一步地，所述弹性树脂层还形成在所述晶格点阵结构弹性体的外表面，从而可以使复合弹性体材料更加美观。
[0007]在本专利技术的一些实施方式中，所述复合弹性体材料是通过将所述晶格点阵结构弹性体与包含弹性树脂或形成弹性树脂的原料、树脂固化剂的处理液充分接触，并加热固化后制得。<br/>[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述的晶格点阵结构弹性体为热塑性弹性体。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，组成所述弹性树脂层的弹性树脂的硬度为50A邵氏硬度以上、40D邵氏硬度以下，25℃下的粘度小于12000cP，抗拉强度为5MPa以上，断裂伸长率为120％以上。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，组成所述热塑性弹性体的树脂为选自热塑性聚氨酯树脂、热塑性聚乙烯树脂中的一种或两种的组合。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，组成所述弹性树脂层的弹性树脂为选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的一种或多种的组合。
[0012]本专利技术人通过研究发现，将所述晶格点阵结构弹性体与包含弹性树脂或形成弹性树脂的原料、树脂固化剂的处理液充分接触，并加热固化，弹性树脂会在晶格点阵结构弹性体的内部孔隙中以及晶格点阵结构弹性体的外表面形成弹性树脂层，弹性树脂与晶格点阵结构弹性体固化、粘接、复合，填充晶格点阵结构弹性体的内部孔隙，进而可以获得优异力
学性能的复合弹性体材料。在相同的重量下，该复合弹性体材料具有更高的抗压缩性能；在达到相同压缩性能的条件下，该材料具有更低的重量。此外，位于晶格点阵结构弹性体外表面的弹性树脂层可以降低材料的表面粗糙度，使得复合弹性体材料表面光滑。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述弹性树脂层的质量为所述晶格点阵结构弹性体质量的10％
‑
90％。
[0014]进一步优选地，所述弹性树脂层的质量为所述晶格点阵结构弹性体质量的20％～60％。
[0015]在一些具体实施方式中，所述晶格点阵结构弹性体的孔隙率为5％～40％。
[0016]在一些具体实施方式中，所述晶格点阵结构弹性体通过3D打印制备。
[0017]在一些具体实施方式中，所述复合弹性体材料的密度为0.7
‑
1.1g/cm3，同时，在被压缩至形变为50％时所需的压力大于200N。可见本申请的复合弹性体材料能够实现轻便的同时抗压缩性能优异。
[0018]本专利技术进一步提供上述复合弹性体材料的制备方法，所述方法包括：采用包含所述弹性树脂或其原料、固化剂的处理液对所述晶格点阵结构弹性体进行涂覆处理的步骤，以及加热处理后的晶格点阵结构弹性体，使其中的弹性树脂固化、粘接于所述晶格点阵结构弹性体上的步骤。
[0019]在一些具体实施方式中，所述涂覆处理采用的方法为喷涂、浸涂或电镀，涂覆处理时，使所述处理液渗透进入所述晶格点阵结构弹性体的内部孔隙之中。
[0020]在一些具体实施方式中，所述涂覆处理的时间为5
‑
20min，所述加热处理的时间为3
‑
12h。
[0021]进一步地，所述处理液中弹性树脂的质量浓度为30
‑
60％，固化剂的质量浓度为1％
‑
10％。在一些具体实施方式中，处理液中弹性树脂的质量浓度为40
‑
55％，固化剂的质量浓度为2％
‑
5％。
[0022]在一些具体实施方式中，所述加热固化在温度80～100℃下进行，所述涂覆处理和加热固化为一次，或者在一次结束后，再重复1～3次。
[0023]在一些具体实施方式中，所述处理液中含有颜料和/或填料。填料可以增加复合弹性体材料的强度，颜料可以实现材料的染色。
[0024]优选地，所述颜料的质量为所述弹性树脂质量的0.01
‑
1％。
[0025]进一步地，所述方法还包括采用粉末烧结成型工艺来3D打印制备晶格点阵结构弹性体的步骤，其中，根据复合材料要达到的抗压缩性能和密度，确认晶格点阵结构弹性体的烧结密度和孔隙率，然后根据晶格点阵结构弹性体的烧结密度和孔隙率来设定包括3D打印温度和激光能量在内的参数。
[0026]在一些具体实施方式中，采用的参数如下：温度为80
‑
140℃，激光功率为30
‑
100W，扫描速率为4000
‑
15000mm/s，扫描间距为0.1
‑
0.3mm(请确认)。
[0027]在一些具体实施方式中，依据不同树脂选用不同的固化剂。
[0028]通过调节3D打印温度和激光能量等参数，可以控制晶格点阵结构弹性体的烧结密度和孔隙率，进而控制弹性树脂渗透的深度和质量。温度和激光功率越低，打印出的晶格点阵结构弹性体的孔隙率越高，复合弹性体材料中弹性树脂的含量也就越高，复合弹性体材料的抗压缩性能越好。
[0029]根据本专利技术，构成所述晶格点阵结构弹性体的点阵胞元结构没有特别限制。点阵胞元结构可以是常见的立方体，星形，八角形，六边形，菱形和四面体等。
[0030]在一些具体实施方式中，晶格点阵结构弹性体的点阵胞元结构为菱形十二面体。
[0031]本专利技术进一步提供了上述复合弹性体材料用于缓冲或支撑产品中的用途。
[0032]进一步地，所述缓冲或支撑产品包括护具、包装材料、缓冲垫、鞋中底。
[0033]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0034]本专利技术通过复合晶格点阵结构弹性体与弹性树脂涂层，使弹性树脂渗入晶格点阵结构弹性体的内部孔隙中并且使二者紧密结合，出乎意料地，在不影响晶格点阵结构弹性体优势性能的前提下，显著提高了材料的抗压缩性能，而同时材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合弹性体材料，其特征在于：所述复合弹性体材料包括晶格点阵结构弹性体和弹性树脂层，所述弹性树脂层至少形成在所述晶格点阵结构弹性体的内部孔隙中并与所述晶格点阵结构弹性体之间结合。2.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述弹性树脂层还形成在所述晶格点阵结构弹性体的外表面。3.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述复合弹性体材料是通过将所述晶格点阵结构弹性体与包含弹性树脂或形成弹性树脂的原料、树脂固化剂的处理液充分接触，并加热固化后制得。4.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述的晶格点阵结构弹性体为热塑性弹性体；和/或，组成所述弹性树脂层的弹性树脂的硬度为50A邵氏硬度以上、40D邵氏硬度以下，25℃下的粘度小于12000cP，抗拉强度为5MPa以上，断裂伸长率为120％以上。5.根据权利要求1或4所述的复合弹性体材料，其特征在于：组成所述热塑性弹性体的树脂为选自热塑性聚氨酯树脂、热塑性聚乙烯树脂中的一种或两种的组合；和/或，组成所述弹性树脂层的弹性树脂为选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂中的一种或多种的组合。6.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述弹性树脂层的质量为所述晶格点阵结构弹性体质量的10％～90％。7.根据权利要求6所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述弹性树脂层的质量为所述晶格点阵结构弹性体质量的20％～60％。8.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述晶格点阵结构弹性体的孔隙率为5％～40％；和/或，所述晶格点阵结构弹性体通过3D打印制备。9.根据权利要求1所述的复合弹性体材料，其特征在于：所述复合弹性体材料的密...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡焕波，杜湘云，吴玲，王敏旸，
申请(专利权)人：裕克施乐塑料制品太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：