【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种可降解高分子组合物、tpu脚垫及应用。
技术介绍
1、汽车脚垫是汽车内饰的必备物品之一，它不但可以阻挡鞋上的泥沙进入车中，还可以减少振动，降低噪音，让乘座者感觉舒适。市面上绝大部分的脚垫都是用发泡塑料来定型的，由于塑料通常有粘弹性，弯曲后多少会回弹，定型不易。汽车内饰多数是石油化工品，石油化工产品短期内在自然环境条件下很难被降解，因此，必然会对生态环境造成严重污染，不利于国家生态文明建设的目标。
2、目前，在鞋底材料的研究上，普遍采用tpu作为主材料，其不能被降解，最终给生态环境造成严重的污染及损坏。公开报道的关于鞋材脚垫的制备方法如cn104530551a(一种橡塑混合鞋材脚垫)、cn110193931a(一种3d打印高性能泡沫鞋脚垫的方法)、cn103590246a(一种磁性保健脚垫及其生产方法)等专利，所述的配方及制备方法都采用的是传统的橡胶、tpu、鞋用热塑型弹性颗粒等非降解材料，虽各具优异性能的同时，不得不承认因大量被使用和遗弃、掩埋，在提供便利的同时，给生态环境造成严重的污染，破坏了环境美感，影响了整体市容。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题之一，本专利技术提供了一种可降解的高分子组合物和tpu脚垫。本专利技术将聚乳酸与生物基热塑性聚氨酯弹性体以及其他助剂组合使用，可以制备具有良好生物降解性能和良好力学性能的聚乳酸聚酯材料，可作为汽车脚垫、鞋底脚垫等的脚垫，在现有脚垫的力学性能基础上又具备了可生
2、第一方面，本专利技术提供一种可降解高分子组合物，包括聚乳酸、生物基热塑性聚氨酯弹性体、滑石粉、扩链剂、发泡剂、发泡助剂、疏水改性剂和交联剂；其中所述生物基热塑性聚氨酯弹性体包括聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇和二异氰酸酯类化合物的共聚物。
3、聚乳酸(pla)具有优良的生物可降解性和相容性，是一种新兴的生物可降解材料。热塑性聚氨酯弹性体(tpu)热塑成型后，具有抗冲击性及减震性能突出的优点，能有效支撑足部，降低足弓疲劳和受伤风险。本专利技术的组合物在生物基tpu中混入具有良好生物降解性能和良好力学性能的聚乳酸，可以改善目前传统发泡鞋材等脚垫不能被降解而污染环境的缺陷。
4、根据本专利技术的一些实施方式，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体的硬段含量为20～40％，优选25～35％。根据本专利技术的一些实施方式，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体的断裂伸长率为200～400％。根据本专利技术的一些实施方式，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体的断裂强度为10～30mpa。
5、根据本专利技术的一些实施方式，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体由聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇、聚乙二醇与二异氰酸酯类化合物通过共聚反应得到。
6、在一些实施方式中，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的分子量为1000～3000。在一些实施方式中，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇中，聚碳酸酯的质量占比为20～40％，优选25～35％。在一些实施方式中，聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的羟值为56±5mgkoh/g。
7、在一些实施方式中，所述聚乙二醇的相对分子质量为1500～3000，例如1500、2000、2500、3000等。在一些实施方式中，所述聚乙二醇包括peg-1500、peg-2000、peg-3000中的至少一种。
8、在一些实施方式中，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇的质量比为(4～6)：1。
9、在一些实施方式中，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的用量为聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇总质量的80％～85％。
10、在一些实施方式中，所述聚乙二醇的用量为所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇总质量的15％～20％。
11、在一些实施方式中，所述二异氰酸酯类化合物包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
12、在一些实施方式中，所述共聚反应体系的r值为1.01～1.03，优选为1.02。
13、在一些实施方式中，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇通过如下方法制备：将l-丙交酯、三亚甲基碳酸酯和多元醇混合，加热反应，得到聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇。
14、上述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的制备方法中，所述多元醇包括但不限于：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、环己烷二甲醇、二甘醇、丙三醇等。优选地，所述l-丙交酯、三亚甲基碳酸酯、多元醇的质量比为1：(0.2～0.8)：(0.05～0.1)，更优选为1：(0.26～0.72)：(0.06～0.08)。优选地，所述加热反应的温度为120℃～160℃。优选地，所述反应在催化剂存在下进行，所述催化剂包括但不限于辛酸亚锡、2-乙基己酸镁、2-乙基己酸镧、2-乙基己酸钕、新癸酸镧、新癸酸镁及新癸酸钕中的至少一种。优选地，所述反应的时间为5～15小时。
15、根据本专利技术的一些实施方式，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体通过包括如下步骤的方法制备：
16、(1)使所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇、聚乙二醇和小分子扩链剂反应，得到中间产物；
17、(2)使所述中间产物与二异氰酸酯类化合物反应，得到热塑性聚氨酯弹性体。
18、上述生物基热塑性聚氨酯弹性体的制备，步骤(1)中，所述小分子扩链剂包括但不限于：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、环己烷二甲醇、二甘醇、丙三醇、乙二胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙基甲苯二胺、n-甲基二乙醇胺等。在一些实施方式中，步骤(1)中所述反应的温度为80～110℃。在一些实施方式中，步骤(2)中所述反应的温度为60～80℃。在一些实施方式中，所述小分子扩链剂与二异氰酸酯类化合物的质量之和占所有原料(指整个反应体系所用原料)总质量的25-30％。
19、根据本专利技术的一些实施方式，所述发泡剂包括偶氮化合物例如偶氮二甲酰胺(ac)。ac是性能最优越、发气量最大、用途广泛的发泡剂，在一些实施方式中，所用ac的发气量为200～300ml/g。
20、根据本专利技术的一些实施方式，所述发泡助剂包括硬脂酸锌和/或氧化锌。本专利技术的发泡助剂可以是硬脂酸锌，也可以是氧化锌，还可以是硬脂酸锌(znst)和氧化锌(zno)的组合。优选地，所述发泡助剂中，金属锌含量为10.3wt％～11.3wt％。添加zno可以降低发泡剂的分解温度，增强硫化促进剂的活性。
21、根据本专利技术的一些实施方式，所述疏水改性剂包括有机硅烷类化合物，例如十二烷基三烷氧基硅烷、三十烷基三烷氧基硅烷等，优选为十二烷基三烷氧基硅烷。
22、根据本专利技术的一些实施方式，所述交联剂包括有机过氧化物，例如双叔丁基过氧异丙基苯(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可降解高分子组合物，包括聚乳酸、生物基热塑性聚氨酯弹性体、滑石粉、扩链剂、发泡剂、发泡助剂、疏水改性剂和交联剂；其中所述生物基热塑性聚氨酯弹性体包括聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇和二异氰酸酯类化合物的共聚物。
2.根据权利要求1所述的高分子组合物，其特征在于，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体的硬段含量为20～40％，和/或，断裂伸长率为200～400％，和/或，断裂强度为10～30MPa。
3.根据权利要求1或2所述的高分子组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的羟值为56±5mgKOH/g；和/或，
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高分子组合物，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮化合物，优选包括偶氮二甲酰胺；和/或，
5.根据权利要求1-4任意一项所述的高分子组合物，其特征在于，以重量份数计，所述组合物包括：
6.一种TPU脚垫，其制备原料包括权利要求1-5任意一项所述的可降解高分子组合物；
7.一种如权利要求6所述的TPU脚垫的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，先将聚乳酸与生物基热塑性聚氨酯弹性体在高速混炼机中混合，再加入滑石粉、扩链剂疏水改性剂和交联剂进行混炼；
10.如权利要求1-5任一项所述的高分子组合物在制备可降解脚垫中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种可降解高分子组合物，包括聚乳酸、生物基热塑性聚氨酯弹性体、滑石粉、扩链剂、发泡剂、发泡助剂、疏水改性剂和交联剂；其中所述生物基热塑性聚氨酯弹性体包括聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇与聚乙二醇和二异氰酸酯类化合物的共聚物。
2.根据权利要求1所述的高分子组合物，其特征在于，所述生物基热塑性聚氨酯弹性体的硬段含量为20～40％，和/或，断裂伸长率为200～400％，和/或，断裂强度为10～30mpa。
3.根据权利要求1或2所述的高分子组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯改性聚乳酸多元醇的羟值为56±5mgkoh/g；和/或，
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高分子组合物，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮化合物，优选包括偶氮二甲酰胺；和/或，
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰，张宪菊，潘声龙，孙亮，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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