一種發(fā)泡粒子的制備方法及其制備得到的發(fā)泡粒子和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及高分子材料制備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種發(fā)泡粒子的制備方法及其 制備得到的發(fā)泡粒子和該發(fā)泡粒子的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物發(fā)泡粒子是一種由可發(fā)性基體材料和氣體分子組成的氣/固兩相復(fù)合材 料。在這種兩相復(fù)合材料中，既可以是以氣泡為分散相，聚合物為連續(xù)相;也可以是氣泡與 聚合物均為連續(xù)相。分散在可發(fā)性基體材料中的氣泡可以顯著改變聚合物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和 性能，從而使聚合物發(fā)泡粒子具有某些獨特的性能。它們在家庭日常用品、交通工具、絕緣 材料、包裝材料、電器、運動設(shè)施、電子產(chǎn)品和化學(xué)以及紡織等行業(yè)中廣泛應(yīng)用，高性能的泡 沫塑料則在軍事、航空航天等尖端領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
[0003] 根據(jù)泡孔結(jié)構(gòu)與形狀，聚合物發(fā)泡粒子可分為以下三種:①閉孔聚合物發(fā)泡粒子； ②開孔聚合物發(fā)泡粒子;③網(wǎng)狀發(fā)泡粒子。聚合物發(fā)泡粒子的泡孔結(jié)構(gòu)與形狀由最終發(fā)泡 粒子的密度以及發(fā)泡粒子形成與穩(wěn)定過程中微孔結(jié)構(gòu)所受外部作用力的大小而決定。
[0004] 聚合物發(fā)泡粒子品種眾多，對于塑料，大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工 成聚合物發(fā)泡粒子。例如，以聚氨酯類熱塑性彈性體作為基體材料進行發(fā)泡，制備熱塑性聚 氨酯發(fā)泡粒子，一方面可以成倍地降低材料的成本，另一方面，由于這種發(fā)泡粒子密度小， 良好的回彈性，使其在很多領(lǐng)域，特別是在制鞋領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。因此，關(guān)于熱塑 性聚氨酯發(fā)泡粒子及其發(fā)泡方法的研究已經(jīng)成為熱點。
[0005] 目前，發(fā)泡粒子的制備方法主要有以下三種： 方法一，預(yù)先制備發(fā)泡粒子或者可發(fā)泡粒子，外包覆一層聚氨酯基體材料，形成外面帶 有封閉殼，內(nèi)部含有發(fā)泡粒子的方法。這個方法的提出者以德國的巴斯夫為主，并以工業(yè)化 生產(chǎn)進入應(yīng)用領(lǐng)域，如CN200880002361.2中所公開的方法。
[0006] 方法二，采用市售的熱塑性聚氨酯彈性體，配以發(fā)泡劑成核劑等組分，在可發(fā)泡的 擠出機進行擠出，采用拉條切粒和模面水下切的方式生產(chǎn)。
[0007] 方法三，采用市售的熱塑性聚氨酯彈性體，配以發(fā)泡劑、泡孔穩(wěn)定劑等其他成份擠 出造粒，然后將此材料和發(fā)泡劑及其他成份在一定溫度下一起放在封閉的耐壓容器中，一 段時間后將容器內(nèi)的混合物釋放至空氣中發(fā)泡來實現(xiàn)，如CN 201410054599.7中所公開的 方法。
[0008] 以上三個方法中，第一個方法雖然是目前唯一已經(jīng)進入成熟工業(yè)化生產(chǎn)的的方 法，但是生產(chǎn)中要配合若干種其他的材料就以配合，工藝復(fù)雜，成本高，且為獨家掌握擁有， 極易在市場中形成壟斷局面，不利于該材料的生產(chǎn)、應(yīng)用和推廣。
[0009] 第二個方法理論上可行，但是實際生產(chǎn)中終端產(chǎn)品對工藝要求極為苛刻，很難控 制生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的發(fā)泡粒子，至今只停留在紙面，并無實際的工業(yè)化應(yīng)用； 第三個方法雖然優(yōu)于第二個方法，但是在生產(chǎn)中涉及到高溫高壓，在實際生產(chǎn)中為生 產(chǎn)安全買下了隱患，況且為間歇式的生產(chǎn)，產(chǎn)量受到影響，所以也有待于提高。
[0010] 所以繼續(xù)進行相關(guān)的研究和探討，開發(fā)出更加簡單、易操作、規(guī)?；a(chǎn)以熱塑性 聚氨酯彈性體為基體的發(fā)泡粒子的方法，為該材料大規(guī)模的生產(chǎn)、應(yīng)用具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服發(fā)泡粒子制備方法的缺陷和技術(shù)不足，提供一種 發(fā)泡粒子的制備方法。該制備方法加工工藝簡單，在室溫常壓下，能廣泛用于TPU、EVA、TPR、 TPE、SBS等可發(fā)性基體材料的發(fā)泡。
[0012] 本發(fā)明同時提供一種由所述制備方法制備得到的熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子。
[0013] 本發(fā)明同時提供上述熱塑性聚氨酯發(fā)泡粒子的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)： 一種發(fā)泡粒子的制備方法，包括如下步驟： 51. 將微波敏化劑按質(zhì)量比0.01~2 :92.5~98埋入可發(fā)性基體材料中，得到預(yù)處理顆 粒； 52. 將步驟S1.得到的預(yù)處理顆粒與發(fā)泡劑混合，置于密閉容器內(nèi)，靜置讓發(fā)泡劑充分 滲透到預(yù)處理顆粒內(nèi)部，得到發(fā)泡預(yù)發(fā)體； 53. 對步驟S2.得到的發(fā)泡預(yù)發(fā)體進行微波加熱，同時對發(fā)泡預(yù)發(fā)體進行表面降溫防粘 處理，發(fā)泡，得到所述發(fā)泡粒子； 其中，步驟S1.所述可發(fā)性基體材料為TPU、EVA、TPR、TPE、SBS中任意一種； 步驟S2，在混合預(yù)處理顆粒與發(fā)泡劑時，可選地加入或不加入發(fā)泡促滲劑。
[0015] 微波加熱發(fā)泡相較于其他發(fā)泡方式在對設(shè)備的要求及生產(chǎn)的安全性上，有明顯的 優(yōu)勢，但其的使用受到限制。如在材料發(fā)泡過程中，由于有些可發(fā)性基體材料不具備微波熱 效應(yīng)，微波加熱不能得到發(fā)泡產(chǎn)品；而其他可發(fā)性基體材料雖然含有極性基團，可用微波加 熱，但是材料被微波加熱時，容易發(fā)粘的情況，尤其是熔點或軟化點溫度較低的材料，在微 波加熱時，會整體熔化，進而粘成一團，也不能得到合格的發(fā)泡產(chǎn)品。這些都因素都制約了 微波加熱發(fā)泡法在發(fā)泡粒子中的應(yīng)用。發(fā)明人構(gòu)思了一種新的微波發(fā)泡方法，具體是將微 波敏化劑埋入可發(fā)性基體材料中，在微波加熱發(fā)泡時，微波敏化劑能在材料內(nèi)部形成網(wǎng)狀 的有效的熱點，讓材料內(nèi)部的溫度以這些熱點為中心在短時間內(nèi)升高到足以使發(fā)泡劑汽化 的溫度。這種方法既克服了現(xiàn)有的微波加熱法難以適用于不具備微波熱效應(yīng)的可發(fā)性基體 材料上，又克服了具有微波熱效應(yīng)的可發(fā)性基體材料在微波加熱過程中容易發(fā)粘的問題。
[0016] 本發(fā)明中，所述的發(fā)泡劑可以是本領(lǐng)域制備上述材料如TPU、EVA、TPR、TPE、SBS等 的發(fā)泡材料時所用到的常規(guī)發(fā)泡劑。
[0017] 進一步地，在材料發(fā)泡過程中，現(xiàn)有技術(shù)均采用將發(fā)泡劑及其他助劑與可發(fā)性基 體材料直接混合，并在高溫高壓條件下，將混合物釋放至空氣中發(fā)泡來實現(xiàn)，這對發(fā)泡工藝 要求高，能耗大，且安全隱患重，最重要的是高溫高壓條件會使可發(fā)性基體材料表面熔化， 從而使得發(fā)泡粒子發(fā)泡不均勻，存在缺陷，甚至相互粘連，影響其應(yīng)用性能。采用本發(fā)明所 述的方法，優(yōu)選采用低沸點的小分子物質(zhì)(低于基體材料熔點或者軟化點30°C的小分子物 質(zhì))作為發(fā)泡劑，結(jié)合微波加熱技術(shù)可以在室溫常壓下將其與可發(fā)性基體材料混合，通過使 發(fā)泡劑充分滲透至顆粒內(nèi)部，實現(xiàn)很好的發(fā)泡。
[0018] 本發(fā)明中，所述發(fā)泡劑是一些氣化速度快、膨脹壓力高的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)可能與 基體材料接近，也可以與基體材料結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。當(dāng)發(fā)泡劑進入基體材料內(nèi)部后，容易被加 熱氣化膨脹，完成發(fā)泡的效果。由于其可能具有與基體材料差異較大的分子結(jié)構(gòu)，因此使用 某些發(fā)泡劑時，可能較難滲透進基體材料的內(nèi)部，此時，可以配合發(fā)泡促滲劑使其更容易地 進入基體材料的內(nèi)部。
[0019] 本發(fā)明中，所述發(fā)泡促滲劑是一些分子結(jié)構(gòu)與基體材料的部分結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)， 根據(jù)相似相容原理，其可以很容易滲透到材料基體內(nèi)部，為發(fā)泡劑進入基體材料內(nèi)部打通 通道。
[0020] 預(yù)埋微波敏化劑和讓發(fā)泡劑滲透到材料的內(nèi)部，這兩步是后續(xù)成功發(fā)泡的前提。 [0021 ]發(fā)泡時，材料內(nèi)部在微波敏化劑的微波效應(yīng)下溫度迅速升高，內(nèi)部的發(fā)泡劑快速 汽化，體積膨脹，得到發(fā)泡制品。將發(fā)泡預(yù)發(fā)體浸漬在防粘氣氛中，是為了讓材料內(nèi)部溫度 快速升高的同時，而材料表面不至于粘合。
[0022] 本發(fā)明所述的發(fā)泡粒子制備方法可廣泛用于各種可發(fā)性基體材料的發(fā)泡，尤其是 彈性體的發(fā)泡，只要可發(fā)性基體材料處于粘彈態(tài)時，具有足夠的強