软质闭孔聚氨酯弹性泡沫及其制备方法、在轮胎和鞋底上的应用与流程

文档序号:11124912

本发明属于闭孔聚氨酯泡沫及制备闭孔聚氨酯泡沫方法的技术领域,具体的说,涉及了一种软质闭孔聚氨酯弹性泡沫及其制备方法和该软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在轮胎芯中的应用。



背景技术:

软质闭孔聚氨酯弹性泡沫是指具有独立气孔的聚氨酯弹性泡沫颗粒,这种独立气孔的聚氨酯弹性泡沫颗粒通过模压成不同的形状应用在免充气轮胎芯、充气轮胎芯、汽车座椅海绵、鞋材及海洋浮球等。

专利CN201410391122.8,发明名称为一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法,公开了一种采用两次发泡,并以液态二氧化碳作为发泡剂的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒制备方法,该制备方法中使用的反应釜内压强要达到7.5~9.5MPa,对设备的安全系数要求高,且发泡出的产品性能稳定性低。专利CN201510226686.0,发明名称为一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法,公开了按如下原料制备得到60~94份热塑性聚氨酯弹性体,2~20份发泡剂,0.5~3份交联剂,0.5~5份成核剂,2~10份填充剂,1~2份光稳定剂。其制备方法中采用将除发泡剂的其他组分在挤出机中融合、混炼和塑化后,从机头处注入配方量的发泡剂混合挤出的方法。该热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法的发泡剂虽公开可以是二氧化碳等环保材料,但将发泡剂从挤出机机头注入到混合物料中,泡沫质量不稳定,泡孔结构不单一,且挤出设备所承受压力较大,安全系数要求高。

为了解决上述问题,寻求一种泡孔分布均匀,生产设备安全系数、生产工艺环保的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫及其生产方法,人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术的不足,从而提供一种泡孔分布均匀、闭孔率高的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫及环保、设备安全系数高的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫的制备方法。

本发明采用的技术方案为:一种软质闭孔聚氨酯弹性泡沫,按重量份数主要由如下组分制备:邵氏硬度为50A~98A的TPU70~100份,憎水剂0.01~1份,抗氧化剂0.01~1份,光稳定剂0.01~1份,成核剂1~5份,环氧树脂0.01~1份,马来酸酐0.01~1份,碳酸氢钠1~15份。该软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在配方中增加了成核剂和碳酸氢钠,其中碳酸氢钠与TPU加热产生的酸性气体反应产生二氧化碳,既能够减少有害气体产生,并且气泡与成核剂结合形成稳定的微孔结构。环氧树脂可以与多余的酸性气体反应,而马来酸酐可在发泡阶段作为接枝剂使用,使分子结合更紧密,颗粒气泡结构均匀。抗氧化剂可以在造粒及闭孔阶段使得物料不易氧化,而防老化剂的加入提高软质闭孔聚氨酯弹性泡沫的抗老化性能,防止黄变。

基于上述,所述抗氧化剂为受阻酚类,受阻酚类抗氧剂是一些具有空间阻碍的酚类化合物,它们的抗热氧化效果显著,具有优异的热稳定性和耐热氧老化性,捕捉过氧化自由基,,不会污染制品。

基于上述,所述抗氧化剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或多种的混合物。

基于上述,所述成核剂为碳酸钙粉末。

基于上述,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂,透明度较高,不影响成品颜色。

基于上述,它还包括硫代二丙酸双酯0.01~1重量份,分解氢过氧化物用作辅助抗氧剂与其他的抗氧化剂配合协同作用,提高成品的耐氧化性,降低成品黄变概率。

一种软质闭孔聚氨酯弹性泡沫制备方法,由以下步骤构成:(1)将上述的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫的制备组分混合均匀;

(2)将步骤(1)中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为170~220度,制造的颗粒为1mg~10mg;

(3)将烘干后的颗粒、水、碳酸钙粉末以质量比为(9~12):(8~13):(0.3~2)的比例混合,加热120~150度,加入二氧化碳和/或氮气,保持釜内压力1.5~5.0MPa,使得颗粒闭孔;

(4)脱水分离。

该生产方法重在将半结晶性聚氨酯弹性体在发泡前进行泡孔成核处理,通过对成核剂配合碳酸氢钠的处理得到微孔结构的待发泡聚氨酯弹性体颗粒,待发泡聚氨酯弹性体颗粒微孔直径约1-20μm,有效降低反应釜内的压力,实际达到1.5-5.0MPA,大大降低的对设备的要求,造粒机使软质闭孔聚氨酯泡沫中的微孔分布均匀,以便发泡时控制泡孔分布。

一种软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在汽车轮胎芯上的应用,该汽车轮胎芯包括体积分数70%~90%的上述的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫和体积分数为30%~10%的空气。软质闭孔聚氨酯弹性泡沫闭孔率高,成孔均匀可以保持轮胎内的压力长时间保持恒定,延长轮胎的使用寿命,防止轮胎由于慢漏气、胎层剥离、侧面起鼓而造成轮胎寿命的缩短。且具有更为出色的减震能力,安全性高,不会发生爆胎。

一种软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在鞋底上的应用,所述鞋底的中底由上述的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫制成,弹性好,可以有效保护脚踝不受损伤。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步,具体的说,本发明的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在造粒配方阶段加入成核剂和碳酸氢钠形成微孔结构待发泡TPU,成孔均匀,结构一致性强;且采用成核剂与反应过程中产生的酸性气体与碳酸氢钠反应生成环保性的二氧化碳结合,工艺环保、绿色;进一步说该制备方法虽通过高压法将环保气体二氧化碳或氮气直接引入制备好的TPU颗粒中,并设定一定的温度,使发泡TPU颗粒闭孔,相比较使用液态二氧化碳发泡剂的工艺,设备耐压要求大幅度降低,安全系数提高。再一步说,本发明的软质闭孔聚氨酯弹性泡沫在造粒配方阶段加入憎水剂,能够阻止和减缓成品吸水分解,黄变。软质闭孔聚氨酯弹性泡沫具有成孔均匀,结构一致性强,耐黄变的特点;其生产方法具有环保、绿色,设备成本低的优点。

具体实施方式

下面通过具体实施方式,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

1、将重量份邵氏硬度为50A的TPU70份,甲基硅醇钠0.1份,2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.1份,783型号巴斯夫光稳定剂0.5份,碳酸钙1份,环氧树脂0.5份,马来酸酐0.5份,碳酸氢钠1份混合均匀。

2、将步骤1中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为170度,制造出的颗粒质量为1mg左右。

3、将制备好的待发泡聚氨酯弹性体颗粒投入高压反应釜中,依次加入水,碳酸钙,三者比例为10:8:1,对反应釜进行加热至130度,达到预定的温度后,向釜内输入气态的氮气,气体压力设定到1.6MPA,保持30分钟,闭孔率可以达到96%以上,放料再依次通过脱水机,烘干机。

4、烘干后测定发泡聚氨酯弹性体的密度为200kg/m3

实施例2

1、将重量份邵氏硬度为70A的TPU85份,甲基硅醇钠0.5份,2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.5份,783型号巴斯夫光稳定剂0.5份,碳酸钙2份,环氧树脂0.5份,马来酸酐0.5份,硫代二丙酸双酯0.5份,碳酸氢钠2份混合均匀。

2、将步骤1中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为180度,制造出的颗粒质量为3mg左右。

3、将制备好的待发泡聚氨酯弹性体颗粒投入高压反应釜中,依次加入水,碳酸钙,三者比例为11:10:1.3,对反应釜进行加热,加热至135度,达到预定的温度后,向釜内输入气态的氮气,气体压力设定到2.0MPA,保持40分钟,闭孔率可以达到96%以上,放料再依次通过脱水机,烘干机。

4、烘干后测定发泡聚氨酯弹性体的密度为160kg/m3

实施例3

1、将重量份邵氏硬度为90A的TPU85份,甲基硅醇钠0.8份,2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.5份,783型号巴斯夫光稳定剂0.3份,碳酸钙3份,环氧树脂0.4份,马来酸酐0.15份,硫代二丙酸双酯0.1份,碳酸氢钠5份混合均匀。

2、将步骤1中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为180度,制造出的颗粒质量为5mg左右。

3、将制备好的待发泡聚氨酯弹性体颗粒投入高压反应釜中,依次加入水,碳酸钙,三者比例为11:10:1.3,对反应釜进行加热,加热至145度,达到预定的温度后,向釜内输入气态的氮气,气体压力设定到3.0MPA,保持50分钟,闭孔率可以达到96%以上,放料,再依次通过脱水机,烘干机。

4、烘干后测定发泡聚氨酯弹性体的密度为102kg/m3

实施例4

1、将重量份邵氏硬度为98A的TPU90份,甲基硅醇钠0.5份,2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.4份,783型号巴斯夫光稳定剂0.5份,碳酸钙3份,环氧树脂0.3份,马来酸酐0.3份,硫代二丙酸双酯0.5份,碳酸氢钠10份混合均匀。

2、将步骤1中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为200度,制造出的颗粒质量为7mg左右。

3、将制备好的待发泡聚氨酯弹性体颗粒投入高压反应釜中,依次加入水,碳酸钙,三者比例为10:12:1.7,对反应釜进行加热,加热至130度,达到预定的温度后,向釜内输入气态的氮气,气体压力设定到5.0MPA,保持60分钟,闭孔率可以达到96%以上,达到设定的时间后开始放料,依次通过脱水机,烘干机。

4、烘干后测定发泡聚氨酯弹性体的密度为58kg/m3

实施例5

1、将重量份邵氏硬度为50A的TPU100份,甲基硅醇钠0.5份,2,6-三级丁基-4-甲基苯酚0.7份,783型号巴斯夫光稳定剂0.5份,碳酸钙5份,环氧树脂0.1份,马来酸酐0.1份,碳酸氢钠15份混合均匀;

2、将步骤1中混合好的材料在挤出机中造粒并烘干,造粒温度为170度,制造出的颗粒质量为3mg左右。

3、将制备好的待发泡聚氨酯弹性体颗粒投入高压反应釜中,依次加入水,碳酸钙,三者比例为10:8:1,对反应釜进行加热加热至120度,达到预定的温度后,向釜内输入气态的二氧化碳,气体压力设定到4.7MPA,保持60分钟,闭孔率可以达到96%以上,达到设定的时间后开始放料,依次通过脱水机,烘干机。

4、烘干后测定发泡聚氨酯弹性体的密度为60kg/m3

以上具体实施例说明制备好的微孔结构聚氨酯弹性体颗粒,发泡压力与发泡密度密切行管,有效降低实际的发泡压力,且通过控制发泡压力对发泡密度进行灵活控制,无需二次发泡。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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