一種輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯發(fā)泡材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的EVA發(fā)泡材料、PVC發(fā)泡材料或橡膠發(fā)泡材料在模內(nèi)發(fā)泡的加工時(shí)間長(zhǎng)，且 需要額外修邊，尺寸安定性較差，產(chǎn)品具有異味，還具有不環(huán)保、無(wú)法回收和發(fā)泡時(shí)間長(zhǎng)等 問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種輕質(zhì)化高物 性聚氨酯發(fā)泡材料，該聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟 性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，該制 備方法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，可大規(guī)模工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材料，它由 如下重量份的原料組成： 聚氨酯膠粒 70-98份 無(wú)機(jī)發(fā)泡劑 ι-?ο份 有機(jī)發(fā)泡劑 1-10份 活性劑 0-10份。
[0006] 本發(fā)明的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟性， 尺寸穩(wěn)定性佳，多次多密度射出可直接生產(chǎn)制品，不需要額外人工上膠貼合；環(huán)保、可回收 使用、無(wú)異味；發(fā)泡泡孔為閉孔且均勻，不會(huì)吸水，產(chǎn)品適合戶外使用。
[0007] 優(yōu)選的，它由如下重量份的原料組成： 聚氨酯膠粒 76-91份 無(wú)機(jī)發(fā)泡劑 3-8份 有機(jī)發(fā)泡劑 3-8份 活性劑 3-8份。
[0008] 更為優(yōu)選的，它由如下重量份的原料組成： 聚氨酯膠粒 85份 無(wú)機(jī)發(fā)泡劑 5份 有機(jī)發(fā)泡劑 5份 活性劑 5份。
[0009] 優(yōu)選的，所述聚氨酯膠粒由如下重量份的原料組成： 聚酯多元醇 52-78份 二異氰酸酯 15-35份 擴(kuò)鏈劑 2-8份； 其中，聚酯多元醇是由多元酸和多元酯中的至少一種與多元醇按照1 :1.01-1.2的 摩爾比例經(jīng)過(guò)真空熔融法進(jìn)行脫醇及脫水縮聚而成，其羥值為20-120mgK0H/g，酸值為 0.l-2mgKOH/g〇
[0010] 所述聚氨酯膠粒的制備方法包括如下步驟： (1) 按重量份將聚酯多元醇、二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑混合，加熱進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的溫度為 180-250°C，制得反應(yīng)物； (2) 將步驟（1)制得的反應(yīng)物經(jīng)雙螺桿壓出機(jī)擠出、造粒，雙螺桿壓出機(jī)的溫度為 140-200°C，制得聚氨酯膠粒。
[0011] 本發(fā)明通過(guò)采用上述原料制成的聚氨酯膠粒，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物 性高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0012] 優(yōu)選的，所述多元酸為丁二酸、己二酸、壬二酸、葵二酸、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸 和順丁烯二酸中的至少一種。更為優(yōu)選的，所述多元酸是由壬二酸、對(duì)苯二甲酸和間苯二甲 酸以重量比2-4:0. 5-1. 5:1. 4-2. 2組成的混合物。
[0013] 本發(fā)明通過(guò)采用上述多元酸，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳， 具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0014] 所述多元酯為苯酐。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)采用苯酐作為多元酯，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性 佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0016] 所述多元醇為乙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲 基-1，3-丙二醇、己二醇、3-甲基1，5-戊二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、甘油、季戊四醇、聚 四氫呋喃醚多元醇、聚丙二醇、聚乙二醇和聚ε-己內(nèi)酯二醇中的至少一種；其中，聚四 氫呋喃醚多元醇的分子量為650-2000,聚丙二醇的分子量為200-2000,聚乙二醇的分子 量200-2000,聚ε-己內(nèi)酯二醇的分子量為1000-50000。更為優(yōu)選的，所述多元醇是由 1，3-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、3-甲基1，5-戊二醇和1，4-環(huán)己烷二甲醇以重量比 1:0. 8-1. 2:1. 4-2. 2:2. 4-3. 2組成的混合物；或者，所述多元醇是由甘油、季戊四醇、聚丙 二醇和聚ε-己內(nèi)酯二醇以重量比〇. 5-1. 5:1:1. 6-2. 4:1. 4-2. 2組成的混合物。
[0017] 本發(fā)明通過(guò)采用上述多元醇，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳， 具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0018] 優(yōu)選的，所述二異氰酸酯包括 4, 4-MDI、2, 4-MDI、MDI-50、H12MDI、HDI、XDI、IPDI 和TDI中的至少一種；其中，MDI-50是由重量比為1 :1的4, 4-MDI和2, 4-MDI組成。更為 優(yōu)選的，所述二異氰酸酯是由MDI-50、HDI和IPDI以重量比0. 5-1. 5:1. 5-2. 5:1組成的混 合物；或者，所述二異氰酸酯是由MDI-50、XDI和TDI以重量比1:0. 8-1. 2:1. 4-2. 2組成的 混合物。
[0019] 本發(fā)明通過(guò)采用上述二異氰酸酯，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性 佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0020] 所述擴(kuò)鏈劑為乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、己 二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、對(duì)苯二酚雙（2-羥乙基）醚、4-羥乙基氧 乙基-1-羥乙基苯二醚、間苯二酚-雙（β-羥乙基）醚和3-羥乙基氧乙基-1-羥乙基苯二 醚中的至少一種。更為優(yōu)選的，所述擴(kuò)鏈劑是由丙二醇、1，3-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇 和1，4-環(huán)己烷二甲醇以重量比0. 8-1. 2:1. 4-2. 2:1:2-4組成的混合物；或者，所述擴(kuò)鏈劑 是由對(duì)苯二酚雙（2-羥乙基）醚、間苯二酚-雙（β-羥乙基）醚和3-羥乙基氧乙基-1-羥 乙基苯二醚以重量比0. 5-1. 5:1. 5-2. 5:1組成的混合物。
[0021] 本發(fā)明通過(guò)采用上述擴(kuò)鏈劑，其擴(kuò)鏈效果好，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性 高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0022] 優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、碳酸銨、亞硝酸銨、疊氮化鈣、硼氫化鈉和過(guò) 氧化氫中的至少一種。更為優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)發(fā)泡劑是由碳酸銨、疊氮化鈣和硼氫化鈉以重 量比1. 6-2. 4:0. 8-1. 2:1組成的混合物；或者，所述無(wú)機(jī)發(fā)泡劑是由碳酸氫鈉、亞硝酸銨和 過(guò)氧化氫以重量比1:0. 5-1. 5:1. 4-2. 2組成的混合物。
[0023] 本發(fā)明通過(guò)采用上述無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，其發(fā)泡效果好，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕， 物性高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0024] 優(yōu)選的，所述有機(jī)發(fā)泡劑為偶氮雙甲酰胺、4, 4' -氧代雙苯磺酰肼、Ν，Ν-二亞硝基 五亞甲基四胺、2, 2'-偶氮二異丁腈和偶氮二甲酸二異丙酯中的至少一種。更為優(yōu)選的，所 述有機(jī)發(fā)泡劑是由偶氮雙甲酰胺、Ν，Ν-二亞硝基五亞甲基四胺和偶氮二甲酸二異丙酯以重 量比1:0. 8-L2:L6-2. 4組成的混合物。
[0025] 本發(fā)明通過(guò)采用上述有機(jī)發(fā)泡劑，其發(fā)泡效果好，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕， 物性高，耐磨性佳，具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0026] 所述有機(jī)發(fā)泡劑為粉狀或以其它工程塑料或彈性體作為載體制成母粒，所述載體 為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、TPS類熱塑性彈性體和聚氨酯熱塑性彈性體中的至少 一種。更為優(yōu)選的，所述載體是由乙烯-醋酸乙烯共聚物、TPS類熱塑性彈性體和聚氨酯熱 塑性彈性體以重量比0. 5-1. 5:1:1. 4-2. 2組成的混合物。
[0027] 本發(fā)明通過(guò)采用上述載體，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳，具 有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0028] 優(yōu)選的，所述活性劑為硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化硅、二氧化鈦、檸檬酸、檸檬酸銨、氧 化鋅、硬脂酸鋅、硬酯酸鎘、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、乙烯基雙十八酰胺、馬林酸、馬林酸酐、鈦 酸、鈦酸酐和三丙烯基三聚氰酸鹽中的至少一種。更為優(yōu)選的，所述活性劑是由硫酸鋇、檸 檬酸銨和硬脂酸鈣以重量比1:1. 6-2. 4:0. 5-1. 5組成的混合物；或者，所述活性劑是由硬 脂酸鋅、乙烯基雙十八酰胺和三丙烯基三聚氰酸鹽以重量比0. 8-1. 2:1:1. 5-2. 5組成的混 合物。
[0029] 本發(fā)明通過(guò)采用上述活性劑，制得的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳， 具有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味。
[0030] -種輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，包括如下步驟： (1) 按重量份稱取聚氨酯膠粒、無(wú)機(jī)發(fā)泡劑、有機(jī)發(fā)泡劑和活性劑混合，攪拌均勻，得到 混合物； (2) 將步驟（1)得到的混合物經(jīng)注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為16-20,壓縮 比為2. 0-2. 5,模具溫度為30-45°C，制得輕質(zhì)化高物性聚氨酯發(fā)泡材料。
[0031] 本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低， 可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0032] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的聚氨酯發(fā)泡材料質(zhì)量輕，物性高，耐磨性佳，具 有較好的彈性和柔軟性，尺寸穩(wěn)定性佳，多次多密度射出可直接生產(chǎn)制品，不需要額外人工 上膠貼合；環(huán)保、可回收使用、無(wú)異味；發(fā)泡泡孔為閉孔且均勻，不會(huì)吸水，產(chǎn)品適合戶外使 用。
[00