一种发泡粒子的制备方法及其制备得到的发泡粒子和应用
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及高分子材料制备领域，更具体地，涉及一种发泡粒子的制备方法及其 制备得到的发泡粒子和该发泡粒子的应用。
【背景技术】
[0002] 聚合物发泡粒子是一种由可发性基体材料和气体分子组成的气/固两相复合材 料。在这种两相复合材料中，既可以是以气泡为分散相，聚合物为连续相;也可以是气泡与 聚合物均为连续相。分散在可发性基体材料中的气泡可以显著改变聚合物的形态、结构和 性能，从而使聚合物发泡粒子具有某些独特的性能。它们在家庭日常用品、交通工具、绝缘 材料、包装材料、电器、运动设施、电子产品和化学以及纺织等行业中广泛应用，高性能的泡 沫塑料则在军事、航空航天等尖端领域发挥重要作用。
[0003] 根据泡孔结构与形状，聚合物发泡粒子可分为以下三种:①闭孔聚合物发泡粒子； ②开孔聚合物发泡粒子;③网状发泡粒子。聚合物发泡粒子的泡孔结构与形状由最终发泡 粒子的密度以及发泡粒子形成与稳定过程中微孔结构所受外部作用力的大小而决定。
[0004] 聚合物发泡粒子品种众多，对于塑料，大多数热塑性塑料和热固性塑料都能加工 成聚合物发泡粒子。例如，以聚氨酯类热塑性弹性体作为基体材料进行发泡，制备热塑性聚 氨酯发泡粒子，一方面可以成倍地降低材料的成本，另一方面，由于这种发泡粒子密度小， 良好的回弹性，使其在很多领域，特别是在制鞋领域有着广泛的应用前景。因此，关于热塑 性聚氨酯发泡粒子及其发泡方法的研究已经成为热点。
[0005] 目前，发泡粒子的制备方法主要有以下三种： 方法一，预先制备发泡粒子或者可发泡粒子，外包覆一层聚氨酯基体材料，形成外面带 有封闭壳，内部含有发泡粒子的方法。这个方法的提出者以德国的巴斯夫为主，并以工业化 生产进入应用领域，如CN200880002361.2中所公开的方法。
[0006] 方法二，采用市售的热塑性聚氨酯弹性体，配以发泡剂成核剂等组分，在可发泡的 挤出机进行挤出，采用拉条切粒和模面水下切的方式生产。
[0007] 方法三，采用市售的热塑性聚氨酯弹性体，配以发泡剂、泡孔稳定剂等其他成份挤 出造粒，然后将此材料和发泡剂及其他成份在一定温度下一起放在封闭的耐压容器中，一 段时间后将容器内的混合物释放至空气中发泡来实现，如CN 201410054599.7中所公开的 方法。
[0008] 以上三个方法中，第一个方法虽然是目前唯一已经进入成熟工业化生产的的方 法，但是生产中要配合若干种其他的材料就以配合，工艺复杂，成本高，且为独家掌握拥有， 极易在市场中形成垄断局面，不利于该材料的生产、应用和推广。
[0009] 第二个方法理论上可行，但是实际生产中终端产品对工艺要求极为苛刻，很难控 制生产质量稳定的发泡粒子，至今只停留在纸面，并无实际的工业化应用； 第三个方法虽然优于第二个方法，但是在生产中涉及到高温高压，在实际生产中为生 产安全买下了隐患，况且为间歇式的生产，产量受到影响，所以也有待于提高。
[0010] 所以继续进行相关的研究和探讨，开发出更加简单、易操作、规模化生产以热塑性 聚氨酯弹性体为基体的发泡粒子的方法，为该材料大规模的生产、应用具有重大的意义。
【发明内容】
[0011] 本发明要解决的技术问题是克服发泡粒子制备方法的缺陷和技术不足，提供一种 发泡粒子的制备方法。该制备方法加工工艺简单，在室温常压下，能广泛用于TPU、EVA、TPR、 TPE、SBS等可发性基体材料的发泡。
[0012] 本发明同时提供一种由所述制备方法制备得到的热塑性聚氨酯发泡粒子。
[0013] 本发明同时提供上述热塑性聚氨酯发泡粒子的应用。
[0014] 本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现： 一种发泡粒子的制备方法，包括如下步骤： 51. 将微波敏化剂按质量比0.01~2 :92.5~98埋入可发性基体材料中，得到预处理颗 粒； 52. 将步骤S1.得到的预处理颗粒与发泡剂混合，置于密闭容器内，静置让发泡剂充分 渗透到预处理颗粒内部，得到发泡预发体； 53. 对步骤S2.得到的发泡预发体进行微波加热，同时对发泡预发体进行表面降温防粘 处理，发泡，得到所述发泡粒子； 其中，步骤S1.所述可发性基体材料为TPU、EVA、TPR、TPE、SBS中任意一种； 步骤S2，在混合预处理颗粒与发泡剂时，可选地加入或不加入发泡促渗剂。
[0015] 微波加热发泡相较于其他发泡方式在对设备的要求及生产的安全性上，有明显的 优势，但其的使用受到限制。如在材料发泡过程中，由于有些可发性基体材料不具备微波热 效应，微波加热不能得到发泡产品；而其他可发性基体材料虽然含有极性基团，可用微波加 热，但是材料被微波加热时，容易发粘的情况，尤其是熔点或软化点温度较低的材料，在微 波加热时，会整体熔化，进而粘成一团，也不能得到合格的发泡产品。这些都因素都制约了 微波加热发泡法在发泡粒子中的应用。发明人构思了一种新的微波发泡方法，具体是将微 波敏化剂埋入可发性基体材料中，在微波加热发泡时，微波敏化剂能在材料内部形成网状 的有效的热点，让材料内部的温度以这些热点为中心在短时间内升高到足以使发泡剂汽化 的温度。这种方法既克服了现有的微波加热法难以适用于不具备微波热效应的可发性基体 材料上，又克服了具有微波热效应的可发性基体材料在微波加热过程中容易发粘的问题。
[0016] 本发明中，所述的发泡剂可以是本领域制备上述材料如TPU、EVA、TPR、TPE、SBS等 的发泡材料时所用到的常规发泡剂。
[0017] 进一步地，在材料发泡过程中，现有技术均采用将发泡剂及其他助剂与可发性基 体材料直接混合，并在高温高压条件下，将混合物释放至空气中发泡来实现，这对发泡工艺 要求高，能耗大，且安全隐患重，最重要的是高温高压条件会使可发性基体材料表面熔化， 从而使得发泡粒子发泡不均匀，存在缺陷，甚至相互粘连，影响其应用性能。采用本发明所 述的方法，优选采用低沸点的小分子物质(低于基体材料熔点或者软化点30°C的小分子物 质)作为发泡剂，结合微波加热技术可以在室温常压下将其与可发性基体材料混合，通过使 发泡剂充分渗透至颗粒内部，实现很好的发泡。
[0018] 本发明中，所述发泡剂是一些气化速度快、膨胀压力高的物质，其分子结构可能与 基体材料接近，也可以与基体材料结构相差甚远。当发泡剂进入基体材料内部后，容易被加 热气化膨胀，完成发泡的效果。由于其可能具有与基体材料差异较大的分子结构，因此使用 某些发泡剂时，可能较难渗透进基体材料的内部，此时，可以配合发泡促渗剂使其更容易地 进入基体材料的内部。
[0019] 本发明中，所述发泡促渗剂是一些分子结构与基体材料的部分结构相似的物质， 根据相似相容原理，其可以很容易渗透到材料基体内部，为发泡剂进入基体材料内部打通 通道。
[0020] 预埋微波敏化剂和让发泡剂渗透到材料的内部，这两步是后续成功发泡的前提。 [0021 ]发泡时，材料内部在微波敏化剂的微波效应下温度迅速升高，内部的发泡剂快速 汽化，体积膨胀，得到发泡制品。将发泡预发体浸渍在防粘气氛中，是为了让材料内部温度 快速升高的同时，而材料表面不至于粘合。
[0022] 本发明所述的发泡粒子制备方法可广泛用于各种可发性基体材料的发泡，尤其是 弹性体的发泡，只要可发性基体材料处于粘弹态时，具有足够的强