本發(fā)明涉及TPU材料領(lǐng)域，尤其涉及TPU發(fā)泡材料及其發(fā)泡工藝。
背景技術(shù)：
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，是介于橡膠和塑料的一類高分子材料，其硬度范圍寬(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，彈性好，在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，也是替代PVC和PU的最理想的材料。TPU主要分為有聚酯型和聚醚型之分。其中聚酯類產(chǎn)品具有較好的耐熱性以及耐化學(xué)藥品性，廣泛用在取代PVC制品的用途上。聚醚類則具有較佳的耐低溫性、耐水解性以及防霉抗菌性，廣泛用在與水接觸的相關(guān)制品上。
如今，生活水平的不斷提高，人們對(duì)TPU各項(xiàng)性能的要求也日益提高。為了解決TPU重量大、硬度高、減震性能差等問題，對(duì)TPU材料通過物理或者化學(xué)方法進(jìn)行發(fā)泡得到微發(fā)泡的TPU材料，拓寬了TPU材料的應(yīng)用領(lǐng)域，已日益受到人們的重視。利用超臨界CO2，采用擠出法或浸潤法進(jìn)行TPU的物理發(fā)泡是一項(xiàng)綠色先進(jìn)的技術(shù)。但是，浸潤發(fā)泡法的設(shè)備體積龐大，產(chǎn)能受設(shè)備大小直接影響，且在生產(chǎn)過程中，氣體浸潤進(jìn)入聚合物時(shí)間比較長，通常單生產(chǎn)周期需要2-3h，生產(chǎn)效率難以大幅度提高；而擠出發(fā)泡法所制備的發(fā)泡產(chǎn)品發(fā)泡率僅達(dá)70％左右，發(fā)泡的粒子皮厚，回彈性差，發(fā)泡TPU材料的軟硬度較難控制。
為解決以上發(fā)泡工藝，尤其是解決擠出發(fā)泡生產(chǎn)的發(fā)泡TPU材料發(fā)泡率較低和軟硬度難控制的問題，本發(fā)明針對(duì)聚醚類TPU進(jìn)行改性，尤其是采用了具有增塑和控制CO2吸收與釋放的特殊的助劑碳酸丙烯酯，進(jìn)而使用共混技術(shù)，先制得適合于發(fā)泡的TPU微粒，再 進(jìn)一步采用先進(jìn)的超臨界CO2釜式發(fā)泡和溫度、CO2壓力的精確控制及可控的泄壓技術(shù)，利用分階式的發(fā)泡方式，制備高倍率、閉孔率達(dá)到90％以上的發(fā)泡TPU材料。整個(gè)過程不存在化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，完全可回收再利用，綠色環(huán)保，且生產(chǎn)效率與發(fā)泡倍率較高，完全符合工業(yè)化生產(chǎn)的需要，可廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件，包裝材料、建筑材料，隔熱材料等領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有擠出TPU發(fā)泡工藝的不足，對(duì)TPU材料進(jìn)行共混改性，制備改性TPU粒子。然后采用先進(jìn)的超臨界CO2釜式發(fā)泡法，以解決TPU重量大、硬度高、減震性能差等問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種發(fā)泡TPU材料，其特征在于，按重量份計(jì)，包括以下組分：
TPU樹脂100，碳酸丙烯酯2.0～5.0，結(jié)晶成核劑0.01～2.0；
一種發(fā)泡TPU材料的發(fā)泡工藝，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將計(jì)量的TPU樹脂、結(jié)晶成核劑和碳酸丙烯酯等高速混合均勻，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)混煉、擠出、拉絲、切粒，制備成改性TPU微粒。
(2)將上述改性的TPU微粒投入反應(yīng)釜，然后進(jìn)行加熱加壓，使改性TPU微粒在高溫高壓下產(chǎn)生向外膨脹的內(nèi)部壓力，并在瞬間釋放至大氣壓，從而得到一定倍率的TPU發(fā)泡珠粒。
所述加壓方式采用注入超臨界CO2，進(jìn)行汽化加壓，加壓壓力P在0.3～3Mpa。
進(jìn)一步地，所述的TPU樹脂為聚醚類TPU粒子，熔點(diǎn)在160℃～190℃之間，且邵A硬度范圍在60HA～95HA之間。
進(jìn)一步地，所述的結(jié)晶成核劑顆粒的粒子在0.5～5μm之間。
進(jìn)一步地，所述的結(jié)晶成核劑為硼酸鋅、滑石粉、碳酸鎂、硬脂酸鈉、硬脂酸鈣等的一種或者幾種組合添加。
進(jìn)一步地，在發(fā)泡TPU材料的發(fā)泡工藝步驟(2)中，所述反應(yīng)釜內(nèi)還包括助劑，所述助劑為分散劑、消泡劑中的一種或兩種，添加量為改性TPU微?？傎|(zhì)量的0.1％～1％。
碳酸丙烯酯可以作為高分子的溶劑和增塑劑，同時(shí)，它還有優(yōu)異的吸收CO2的作用，化工分離中，經(jīng)常利用較高壓力下，碳酸丙烯酯吸收CO2，而在較低壓力下，CO2又可以從碳酸丙烯酯溶液中解析出來的原理進(jìn)行脫碳分離。本申請(qǐng)的發(fā)明人，在無數(shù)次的嘗試中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過共混改性的TPU微粒投入反應(yīng)釜以后，加壓下TPU和碳酸丙烯酯吸收CO2，而在瞬間釋放壓力至大氣壓的過程中，碳酸丙烯酯釋放出CO2，從而起到調(diào)控和提高TPU的發(fā)泡倍率的作用，同時(shí)，還可以通過碳酸丙烯酯的加入量，控制發(fā)泡TPU材料軟硬度。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明在現(xiàn)有聚醚類TPU樹脂粒子的基礎(chǔ)上，通過加入具有增塑和吸CO2脫CO2雙重性能的碳酸丙烯酯作為助劑，與結(jié)晶成核劑等共混改性，并采用先進(jìn)的超臨界CO2釜式發(fā)泡法，對(duì)TPU進(jìn)行發(fā)泡處理，制備高倍率且倍率可控的發(fā)泡TPU材料，解決了TPU重量大、硬度高、減震性能差等問題。同時(shí)，相對(duì)于現(xiàn)有的制備方法，該發(fā)泡工藝降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，更有利于進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，考慮成型成本問題，在成型時(shí)具有節(jié)省蒸汽的優(yōu)勢。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
下表是實(shí)施例1-實(shí)施例7的主要材料的配料表(表中所列為重量份)：
下表是實(shí)施例1-實(shí)施例7中結(jié)晶成核劑和加工助劑的配料表(表中所列為重量份)：
下表是實(shí)施例1-實(shí)施例7制備的發(fā)泡TPU的部分性能數(shù)據(jù)：
從上表性能數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，由于沒有加入碳酸丙烯酯，實(shí)施例7 的發(fā)泡TPU材料的發(fā)泡倍率和閉孔率雖然可以達(dá)到較高的水平，但發(fā)泡TPU材料的軟硬度變化較窄。在實(shí)施例2～實(shí)施例6中，加入了不同量的碳酸丙烯酯，除了發(fā)泡倍率和閉孔率有一定程度提高以外，發(fā)泡TPU的軟硬度變化明顯變寬，說明碳酸丙烯酯的加入確實(shí)可以起到調(diào)整發(fā)泡TPU軟硬度的作用。
以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。