一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法与流程

本发明属于改性微孔材料的制备技术领域，具体涉及一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法。

背景技术：

随着经济的不断发展，石油危机和环境污染问题日益严重，因此开发可降解生物高分子材料与降低塑料制品的使用具有重要战略意义。自从20世纪初期聚合物发泡材料问世以后，它的种类就在不断地增加，各类聚合物(塑料、橡胶、弹性体)基本都可以制成发泡材料，聚合物发泡材料的需求量也一直在增加，但其存在抗压缩性差等缺点。而当泡沫塑料中的泡孔尺寸小于材料内部的缺陷时，泡孔的存在将不会降低材料的强度，并且由于微孔的存在使材料中原存的裂纹尖端钝化，有利于阻止裂纹在应力作用下的扩展，改善了塑料的力学性能。因此微孔聚合物材料具有特殊的物理性能，如高的冲击强度、韧性、比强度、热稳定性、长的疲劳寿以及低的介电常数和导热系数等。它被大量用于食品包装、轻和强隔音的飞机和汽车部件、重量轻且缓冲性强的运动材料和生物医学制品等。

TPU微孔材料由于具有多孔性结构，其质轻，而且抗压缩性、回弹性和缓冲性等性能较佳，从而受到人们的广泛关注。传统TPU材料存在耐热性能不好、强度偏低、可控降解困难等缺点，限制了其应用范围。因此，有必要在TPU体系中添加稳定性好和强度高的填料，以期制备优良TPU复合材料，从而大幅度提高TPU的综合性能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，解决了现有TPU发泡材料存在可控降解困难和压缩恢复性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，具体为：首先分别制备苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒及ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂，然后将制备的发泡母粒、发泡助剂与TPU、EVA进行高混机下的预混，然后再经聚合物片材成型螺杆挤出机得到苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材。

本发明的特点还在于：

苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒的制备步骤具体为：

采用AC为发泡剂，多孔的苎麻微晶为增强材料，TPU为基体，利用高混机将AC与苎麻微晶预混，使AC充分封装在苎麻微晶间隙中，再利用双螺杆挤出机进行熔融混合，在150-180℃的挤出温度下将AC/苎麻微晶均匀分散在TPU基体中而制备出苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒；

其中，AC占质量分数10-30％、苎麻微晶占质量分数10-20％、TPU占质量分数50-80％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。

ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂的制备步骤具体为：

石墨烯纳米片为增强和封装材料，TPU为载体材料，利用高混机将ZnO/石墨烯纳米片进行充分混合，ZnO充分进入石墨烯纳米片间，再将ZnO/石墨烯纳米片与TPU通过螺杆挤出机进行熔融混合，在180-210℃的挤出温度下制备出ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡母粒；

其中ZnO占质量分数5-15％，石墨烯纳米片占质量分数5-15％，TPU占质量分数70-90％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。

发泡母粒、发泡助剂、TPU、EVA的质量分数分别为15-25％、5-15％、40-70％、10-20％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。

聚合物片材成型螺杆挤出机挤出温度为150-180℃。

本发明的有益效果是：本发明一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，使用高强高弹性的石墨烯纳米片以及具有抑菌、透气、凉爽、防腐、防霉、吸湿透气的可生物降解的苎麻微晶增强TPU，采用化学发泡法制备具有高透气性、高杀菌性、高压缩回复性和低温韧性的苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材，致力于绿色化、开发轻量化的TPU鞋材、汽车吸振零部件等，并进一步拓宽其在服装、户外运动、医疗、电子、防弹玻璃、石油运输等行业的广泛应用。

附图说明

图1是本发明方法中苎麻微晶的微观放大图；

图2是本发明方法制备得到的苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材的内部放大图；

图3是本发明方法制备得到的苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材的应力-应变曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，具体为：首先分别制备苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒及ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂：

苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒的制备

采用AC(偶氮二甲酰胺)为发泡剂，多孔的苎麻微晶为增强材料，TPU(热塑性聚氨酯)为基体，利用高混机将AC与苎麻微晶预混，使AC充分封装在苎麻微晶间隙中，再利用双螺杆挤出机进行熔融混合，在150℃的挤出温度下将AC/苎麻微晶均匀分散在TPU基体中而制备出苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒；

其中，AC占质量分数20％、苎麻微晶占质量分数15％、TPU占质量分数65％。

ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂的制备

石墨烯纳米片为增强和封装材料，TPU为载体材料，利用高混机将ZnO/石墨烯纳米片进行充分混合，ZnO充分进入石墨烯纳米片间，再将ZnO/石墨烯纳米片与TPU通过螺杆挤出机进行熔融混合，在210℃的挤出温度下制备出ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡母粒；

其中ZnO占质量分数5％，石墨烯纳米片占质量分数5％，TPU占质量分数90％。

然后将制备的发泡母粒、发泡助剂与TPU、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)进行高混机下的预混，其中，发泡母粒、发泡助剂、TPU、EVA的质量分数分别为15％、5％、70％、10％，然后再经聚合物片材成型螺杆挤出机得到苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔板材，聚合物片材成型螺杆挤出机挤出温度为150℃。

实施例2

本发明一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，具体为：首先分别制备苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒及ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂：

苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒的制备

采用AC(偶氮二甲酰胺)为发泡剂，多孔的苎麻微晶为增强材料，TPU(热塑性聚氨酯)为基体，利用高混机将AC与苎麻微晶预混，使AC充分封装在苎麻微晶间隙中，再利用双螺杆挤出机进行熔融混合，在160℃的挤出温度下将AC/苎麻微晶均匀分散在TPU基体中而制备出苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒；

其中，AC占质量分数30％、苎麻微晶占质量分数20％、TPU占质量分数50％。

ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂的制备

石墨烯纳米片为增强和封装材料，TPU为载体材料，利用高混机将ZnO/石墨烯纳米片进行充分混合，ZnO充分进入石墨烯纳米片间，再将ZnO/石墨烯纳米片与TPU通过螺杆挤出机进行熔融混合，在190℃的挤出温度下制备出ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡母粒；

其中ZnO占质量分数15％，石墨烯纳米片占质量分数15％，TPU占质量分数70％。

然后将制备的发泡母粒、发泡助剂与TPU、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)进行高混机下的预混，其中，发泡母粒、发泡助剂、TPU、EVA的质量分数分别为25％、15％、40％、20％，然后再经聚合物片材成型螺杆挤出机得到苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔板材，聚合物片材成型螺杆挤出机挤出温度为170℃。

实施例3

本发明一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法，具体为：首先分别制备苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒及ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂：

苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒的制备

采用AC(偶氮二甲酰胺)为发泡剂，多孔的苎麻微晶为增强材料，TPU(热塑性聚氨酯)为基体，利用高混机将AC与苎麻微晶预混，使AC充分封装在苎麻微晶间隙中，再利用双螺杆挤出机进行熔融混合，在180℃的挤出温度下将AC/苎麻微晶均匀分散在TPU基体中而制备出苎麻微晶/AC/TPU发泡母粒；

其中，AC占质量分数10％、苎麻微晶占质量分数10％、TPU占质量分数80％。

ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡助剂的制备

石墨烯纳米片为增强和封装材料，TPU为载体材料，利用高混机将ZnO/石墨烯纳米片进行充分混合，ZnO充分进入石墨烯纳米片间，再将ZnO/石墨烯纳米片与TPU通过螺杆挤出机进行熔融混合，在180℃的挤出温度下制备出ZnO/石墨烯纳米片/TPU发泡母粒；

其中ZnO占质量分数10％，石墨烯纳米片占质量分数10％，TPU占质量分数80％。

然后将制备的发泡母粒、发泡助剂与TPU、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)进行高混机下的预混，其中，发泡母粒、发泡助剂、TPU、EVA的质量分数分别为20％、10％、55％、15％，然后再经聚合物片材成型螺杆挤出机得到苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔板材，聚合物片材成型螺杆挤出机挤出温度为180℃。

本发明一种苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材的制备方法中苎麻微晶透气吸湿完全可降解、石墨烯纳米片高强高弹性、热塑性聚氨酯TPU具有优异的耐磨、耐撕裂、抗菌、止滑，制备得到的苎麻微晶/石墨烯纳米片改性TPU微孔片材高透气性、高杀菌性、高压缩回复性和低温韧性，可开发轻量化的TPU鞋材、汽车吸振零部件等，并进一步拓宽其在服装、户外运动、医疗、电子、防弹玻璃、石油运输等行业的广泛应用。

其中，苎麻微晶的微观放大图如图1所示，苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材的内部放大图如图2所示。

如图3所示为苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材的应力-应变曲线图。由图可知，本发明得到的苎麻微晶/石墨烯纳米片/TPU微孔片材具有较好的压缩回复特性。