一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于发泡材料技术领域，尤其涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 以塑料为基体，通过物理或化学方法在塑料内部填充大量气泡，得到聚合物发泡 材料。泡沫材料具有密度低，隔热隔音、比强度高、缓冲等一列优点，因此得到广泛应用。常 用的泡沫塑料品种有聚氨酯（PU)软质和硬质泡沫塑料，聚苯乙烯（PS)泡沫塑料，聚乙烯 (PE)泡沫塑料，聚丙烯（PP)泡沫塑料等。但是聚氨酯泡沫塑料在发泡过程中容易残留异氰 酸酯，对人体有害，并且发泡材料无法回收利用。聚苯乙烯泡沫塑料产品降解困难，易产生 "白色污染"问题，联合国环境组织已决定停止使用PS泡沫塑料产品。聚乙烯泡沫塑料耐高 温性能较差，不适合在高温领域内应用。
[0003] 热塑性聚氨脂弹性体（TPU)是一种新型的有机高分子合成材料，属于高分子聚合 物，可以代替橡胶（RB)，软性聚氯乙烯材料（PVC)。热塑性聚氨酯弹性体有聚酯型、聚醚型 和脂肪族三类，白色透明无规则球状或椭圆形颗粒，相对密度1. 10-1. 25。热塑性聚氨酯弹 性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的 耐油、耐化学药品和耐环境性能。以热塑性聚氨酯弹性体材料作为基本成分，通过物理和化 学方法使其发泡并制成泡沫材料，与传统热塑性弹性体材料（TTO)、橡胶（RB)、软性聚氯乙 烯材料（PVC)和依稀-醋酸乙烯共聚物材料（EVA)相比，具有密度小、比强度高、吸能强、隔 音隔热性能好等许多特点，已在工业、农业、建筑、交通运输、军工、航空航天、体育、日用品 等领域获得了广泛应用。
[0004] 膨胀的热塑性聚氨醋弹性体（Expanded thermoplastic polyurethane)是一种新 型有机高分子材料。膨胀的热塑性聚氨酯弹性体具有以下突出的特点：低密度、高弹性、高 耐磨性、高的抗拉强度、良好的耐化学性以及在较宽的温度范围内良好的耐久性。
[0005] CN 103642200A公开了一种发泡热塑性聚氨酯珠粒，该发泡珠粒包含100份热塑 性聚氨酯颗粒、1-10份泡孔尺寸稳定剂、1-35份熔体粘度调节剂；该发泡热塑性聚氨酯珠 粒在180°C下的熔体粘度为8000-15000泊；珠粒泡孔直径为500-800微米，难以达到300微 米以下，泡孔致密性不够，弹性差，强度低。现有的其他技术也存在类似的问题，都需要借助 泡孔尺寸稳定剂或者成核剂才能实现发泡，如W02007082838等。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒 及其制备方法，所述热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒粒度均匀、闭孔率高、泡孔均匀、强度高， 并且发泡倍率高。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一种热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒，按重量份数主要由如下原料制备得到：
[0009] 热塑性聚氨酯弹性体 60~94份 发泡剂 2~20份 交联剂 0.5~3份 成核剂 0.5~5份 填充剂 2~10份 光稳定剂 1~2份。
[0010] 本发明提供的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒按重量份数主要由如下原料制备得 到：60~94份的热塑性聚氨酯弹性体，如61份、63份、65份、70份、75份、78份、80份、82 份、85份、87份、90份、92份或93份等；2~20份的发泡剂，如3份、5份、7份、8份、10份、 12份、15份、17份或19份等；0. 5~3份的交联剂，如0. 8份、0. 9份、1份、1. 2份、1. 5份、 1. 8份、2份、2. 3份、2. 5份或2. 8份等；0. 5~5份的成核剂，如0. 8份、1份、1. 5份、2份、 2. 5份、3份、3. 5份、4份、4. 5份或4. 8份等；2~10份的填充剂，如3份、4份、5份、6份、7 份、8份或9份等；1~2份的光稳定剂，如1份、1. 2份、1. 5份、1. 8份或2份等。
[0011] 作为优选的技术方案，所述热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒按重量份数主要由如下 原料制备得到：
[0012] 热塑性聚氨酯弹性体 70~85份 发泡剂 5~15份 交联剂 1.5-3份 成核剂 1~3份 填充剂 2~10份 光稳定剂 1~2份。
[0013] 所述热塑性聚氨酯弹性体为聚酯型热塑性聚氨酯弹性体和/或聚醚型热塑性聚 氨酯弹性体。
[0014] 所述发泡剂为二氧化碳、丁烷、戊烷、己烷、庚烷或氟利昂中的任一种或至少两种 的混合物，所述混合物可为：二氧化碳与丁烷的混合物，己烷与庚烷的混合物，庚烷与氟利 昂的混合物，二氧化碳、庚烷与氟利昂的混合物等。所述氟利昂可为CFC、HCFC、HFC或混合 制冷剂中的一种或至少两种，由于氟利昂会破坏大气臭氧层，因此尽量不使用其作为发泡 剂。
[0015] 优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化双（2,4-二氯苯甲酰）或异氰酸酯 类交联剂中的任一种或至少两种的混合物，所述混合物可为：过氧化二异丙苯与过氧化双 (2,4_二氯苯甲酰）的混合物，过氧化双（2,4_二氯苯甲酰）与异氰酸酯类交联剂的混合 物，过氧化二异丙苯、过氧化双（2,4-二氯苯甲酰）与异氰酸酯类交联剂的混合物等。所述 异氰酸酯类交联剂如甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯等。
[0016] 所述成核剂为聚乙烯蜡、单甘脂或三硬脂酸甘油酯（GTS)中的任一种或至少两种 的混合物。
[0017] 优选地，所述填充剂为陶土、滑石、氢氧化镁或碳酸钙中的任一种或至少两种的混 合物，所述混合物可为：陶土与滑石的混合物，氢氧化镁与碳酸钙的混合物，滑石与氢氧化 镁的混合物，滑石、氢氧化镁和碳酸钙的混合物，陶土、滑石、氢氧化镁和碳酸钙的混合物 等。
[0018] 优选地，所述填充剂的平均粒径为1~50 μ m，如2 μ m、5 μ m、10 μ m、15 μ m、20 μ m、 25 μ m、30 μ m、35 μ m、40 μ m 或 45 μ m 等。
[0019] 优选地，所述光稳定剂为HS-944、BW-10LD、HS-950或HS-625中的任一种或至少两 种的混合物，所述混合物可为：HS-944与BW-10LD的混合物，BW-10LD与HS-950的混合物， HS-950 与 HS-625 的混合物，HS-944、BW-10LD 与 HS-950 的混合物，HS-944、BW-10LD、HS-950 与HS-625的混合物等。
[0020] 另一方面，本发明提供了所述热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的制备方法，所述方 法包括如下步骤：
[0021] (1)将配方量的热塑性聚氨酯弹性体进行热处理；
[0022] (2)将热处理后的热塑性聚氨酯弹性体与配方量的交联剂、填充剂、成核剂及光稳 定剂混合，得到混合料；
[0023] (3)将混合料在挤出机中熔合、混炼和塑化后与从机头处注入的配方量的发泡剂 进行混合并挤出，得到挤出物；
[0024] (4)将挤出物进行切粒和脱水干燥，得到热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒。
[0025] 步骤（1)所述热处理的温度为 45 ~110°C，如 50°C、55°C、60°C、70°C、80°C、90°C、 100°C 或 105°C 等。
[0026] 优选地，步骤（1)所述热处理的时间为1~8小时，如2小时、3小时、4小时、5小 时、6小时或7小时等。
[0027] 所述制备方法，通过对热塑性聚氨酯弹性体进行热处理，能够利用不同厂商提供 的不同牌号的热塑性聚氨酯弹性体制备热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒，并且制得的发泡珠 粒品质统一，性能尚。
[0028] 步骤（3)所述挤出机为双螺杆挤出机。
[0029] 优选地，步骤（3)所述挤出机的长径比彡40,如40、50、55或70等，使用长径比 多40的挤出机，制得的热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒的性能较好。
[0030] 优选地，步骤（3)所述挤出机的熔体温度设定为150~195°C，如155°C、160°C、 165。〇、170。〇、175。〇、180。〇、185。〇或190。〇等。
[0031] 优选地，进行步骤（3)所述的挤出时挤出机的模头压力为12~21MPa，如13MPa、 14MPa、15MPa、16MPa、