本發(fā)明屬于閉孔聚氨酯泡沫及制備閉孔聚氨酯泡沫方法的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及了一種軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫及其制備方法和該軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在輪胎芯中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫是指具有獨(dú)立氣孔的聚氨酯彈性泡沫顆粒，這種獨(dú)立氣孔的聚氨酯彈性泡沫顆粒通過(guò)模壓成不同的形狀應(yīng)用在免充氣輪胎芯、充氣輪胎芯、汽車(chē)座椅海綿、鞋材及海洋浮球等。
專(zhuān)利CN201410391122.8，發(fā)明名稱(chēng)為一種熱塑性聚氨酯彈性體發(fā)泡珠粒及其制備方法，公開(kāi)了一種采用兩次發(fā)泡，并以液態(tài)二氧化碳作為發(fā)泡劑的熱塑性聚氨酯彈性體發(fā)泡珠粒制備方法，該制備方法中使用的反應(yīng)釜內(nèi)壓強(qiáng)要達(dá)到7.5～9.5MPa，對(duì)設(shè)備的安全系數(shù)要求高，且發(fā)泡出的產(chǎn)品性能穩(wěn)定性低。專(zhuān)利CN201510226686.0，發(fā)明名稱(chēng)為一種熱塑性聚氨酯彈性體發(fā)泡珠粒及其制備方法，公開(kāi)了按如下原料制備得到60～94份熱塑性聚氨酯彈性體，2～20份發(fā)泡劑，0.5～3份交聯(lián)劑，0.5～5份成核劑，2～10份填充劑，1～2份光穩(wěn)定劑。其制備方法中采用將除發(fā)泡劑的其他組分在擠出機(jī)中融合、混煉和塑化后，從機(jī)頭處注入配方量的發(fā)泡劑混合擠出的方法。該熱塑性聚氨酯彈性體發(fā)泡珠粒及其制備方法的發(fā)泡劑雖公開(kāi)可以是二氧化碳等環(huán)保材料，但將發(fā)泡劑從擠出機(jī)機(jī)頭注入到混合物料中，泡沫質(zhì)量不穩(wěn)定，泡孔結(jié)構(gòu)不單一，且擠出設(shè)備所承受壓力較大，安全系數(shù)要求高。
為了解決上述問(wèn)題，尋求一種泡孔分布均勻，生產(chǎn)設(shè)備安全系數(shù)、生產(chǎn)工藝環(huán)保的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫及其生產(chǎn)方法，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種泡孔分布均勻、閉孔率高的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫及環(huán)保、設(shè)備安全系數(shù)高的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫的制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫，按重量份數(shù)主要由如下組分制備：邵氏硬度為50A～98A的TPU70～100份，憎水劑0.01～1份，抗氧化劑0.01～1份，光穩(wěn)定劑0.01～1份，成核劑1～5份，環(huán)氧樹(shù)脂0.01～1份，馬來(lái)酸酐0.01～1份，碳酸氫鈉1～15份。該軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在配方中增加了成核劑和碳酸氫鈉，其中碳酸氫鈉與TPU加熱產(chǎn)生的酸性氣體反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，既能夠減少有害氣體產(chǎn)生，并且氣泡與成核劑結(jié)合形成穩(wěn)定的微孔結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹(shù)脂可以與多余的酸性氣體反應(yīng)，而馬來(lái)酸酐可在發(fā)泡階段作為接枝劑使用，使分子結(jié)合更緊密，顆粒氣泡結(jié)構(gòu)均勻?？寡趸瘎┛梢栽谠炝＜伴]孔階段使得物料不易氧化，而防老化劑的加入提高軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫的抗老化性能，防止黃變。
基于上述，所述抗氧化劑為受阻酚類(lèi)，受阻酚類(lèi)抗氧劑是一些具有空間阻礙的酚類(lèi)化合物，它們的抗熱氧化效果顯著，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐熱氧老化性，捕捉過(guò)氧化自由基，,不會(huì)污染制品。
基于上述，所述抗氧化劑為2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚、雙（3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三級(jí)丁基-4-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一種或多種的混合物。
基于上述，所述成核劑為碳酸鈣粉末。
基于上述，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，透明度較高，不影響成品顏色。
基于上述，它還包括硫代二丙酸雙酯0.01～1重量份，分解氫過(guò)氧化物用作輔助抗氧劑與其他的抗氧化劑配合協(xié)同作用，提高成品的耐氧化性，降低成品黃變概率。
一種軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫制備方法，由以下步驟構(gòu)成：（1）將上述的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫的制備組分混合均勻；
（2）將步驟（1）中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為170～220度，制造的顆粒為1mg～10mg；
（3）將烘干后的顆粒、水、碳酸鈣粉末以質(zhì)量比為（9～12）：（8～13）：（0.3～2）的比例混合，加熱120～150度，加入二氧化碳和/或氮?dú)猓３指獌?nèi)壓力1.5～5.0MPa，使得顆粒閉孔；
（4）脫水分離。
該生產(chǎn)方法重在將半結(jié)晶性聚氨酯彈性體在發(fā)泡前進(jìn)行泡孔成核處理，通過(guò)對(duì)成核劑配合碳酸氫鈉的處理得到微孔結(jié)構(gòu)的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒，待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒微孔直徑約1-20μm，有效降低反應(yīng)釜內(nèi)的壓力，實(shí)際達(dá)到1.5-5.0MPA，大大降低的對(duì)設(shè)備的要求，造粒機(jī)使軟質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫中的微孔分布均勻，以便發(fā)泡時(shí)控制泡孔分布。
一種軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在汽車(chē)輪胎芯上的應(yīng)用，該汽車(chē)輪胎芯包括體積分?jǐn)?shù)70%～90%的上述的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫和體積分?jǐn)?shù)為30%～10%的空氣。軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫閉孔率高，成孔均勻可以保持輪胎內(nèi)的壓力長(zhǎng)時(shí)間保持恒定，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，防止輪胎由于慢漏氣、胎層剝離、側(cè)面起鼓而造成輪胎壽命的縮短。且具有更為出色的減震能力，安全性高，不會(huì)發(fā)生爆胎。
一種軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在鞋底上的應(yīng)用，所述鞋底的中底由上述的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫制成，彈性好，可以有效保護(hù)腳踝不受損傷。
本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，具體的說(shuō)，本發(fā)明的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在造粒配方階段加入成核劑和碳酸氫鈉形成微孔結(jié)構(gòu)待發(fā)泡TPU，成孔均勻，結(jié)構(gòu)一致性強(qiáng)；且采用成核劑與反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的酸性氣體與碳酸氫鈉反應(yīng)生成環(huán)保性的二氧化碳結(jié)合，工藝環(huán)保、綠色；進(jìn)一步說(shuō)該制備方法雖通過(guò)高壓法將環(huán)保氣體二氧化碳或氮?dú)庵苯右胫苽浜玫腡PU顆粒中，并設(shè)定一定的溫度，使發(fā)泡TPU顆粒閉孔，相比較使用液態(tài)二氧化碳發(fā)泡劑的工藝，設(shè)備耐壓要求大幅度降低，安全系數(shù)提高。再一步說(shuō)，本發(fā)明的軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫在造粒配方階段加入憎水劑，能夠阻止和減緩成品吸水分解，黃變。軟質(zhì)閉孔聚氨酯彈性泡沫具有成孔均勻，結(jié)構(gòu)一致性強(qiáng)，耐黃變的特點(diǎn)；其生產(chǎn)方法具有環(huán)保、綠色，設(shè)備成本低的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
1、將重量份邵氏硬度為50A的TPU70份，甲基硅醇鈉0.1份，2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚0.1份，783型號(hào)巴斯夫光穩(wěn)定劑0.5份，碳酸鈣1份，環(huán)氧樹(shù)脂0.5份，馬來(lái)酸酐0.5份，碳酸氫鈉1份混合均勻。
2、將步驟1中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為170度，制造出的顆粒質(zhì)量為1mg左右。
3、將制備好的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒投入高壓反應(yīng)釜中，依次加入水，碳酸鈣，三者比例為10:8:1，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱至130度，達(dá)到預(yù)定的溫度后，向釜內(nèi)輸入氣態(tài)的氮?dú)?，氣體壓力設(shè)定到1.6MPA，保持30分鐘，閉孔率可以達(dá)到96%以上，放料再依次通過(guò)脫水機(jī)，烘干機(jī)。
4、烘干后測(cè)定發(fā)泡聚氨酯彈性體的密度為200kg/m3。
實(shí)施例2
1、將重量份邵氏硬度為70A的TPU85份，甲基硅醇鈉0.5份，2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚0.5份，783型號(hào)巴斯夫光穩(wěn)定劑0.5份，碳酸鈣2份，環(huán)氧樹(shù)脂0.5份，馬來(lái)酸酐0.5份，硫代二丙酸雙酯0.5份，碳酸氫鈉2份混合均勻。
2、將步驟1中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為180度，制造出的顆粒質(zhì)量為3mg左右。
3、將制備好的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒投入高壓反應(yīng)釜中，依次加入水，碳酸鈣，三者比例為11:10:1.3，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，加熱至135度，達(dá)到預(yù)定的溫度后，向釜內(nèi)輸入氣態(tài)的氮?dú)?，氣體壓力設(shè)定到2.0MPA，保持40分鐘，閉孔率可以達(dá)到96%以上，放料再依次通過(guò)脫水機(jī)，烘干機(jī)。
4、烘干后測(cè)定發(fā)泡聚氨酯彈性體的密度為160kg/m3。
實(shí)施例3
1、將重量份邵氏硬度為90A的TPU85份，甲基硅醇鈉0.8份，2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚0.5份，783型號(hào)巴斯夫光穩(wěn)定劑0.3份，碳酸鈣3份，環(huán)氧樹(shù)脂0.4份，馬來(lái)酸酐0.15份，硫代二丙酸雙酯0.1份，碳酸氫鈉5份混合均勻。
2、將步驟1中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為180度，制造出的顆粒質(zhì)量為5mg左右。
3、將制備好的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒投入高壓反應(yīng)釜中，依次加入水，碳酸鈣，三者比例為11:10:1.3，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，加熱至145度，達(dá)到預(yù)定的溫度后，向釜內(nèi)輸入氣態(tài)的氮?dú)猓瑲怏w壓力設(shè)定到3.0MPA，保持50分鐘，閉孔率可以達(dá)到96%以上，放料，再依次通過(guò)脫水機(jī)，烘干機(jī)。
4、烘干后測(cè)定發(fā)泡聚氨酯彈性體的密度為102kg/m3。
實(shí)施例4
1、將重量份邵氏硬度為98A的TPU90份，甲基硅醇鈉0.5份，2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚0.4份，783型號(hào)巴斯夫光穩(wěn)定劑0.5份，碳酸鈣3份，環(huán)氧樹(shù)脂0.3份，馬來(lái)酸酐0.3份，硫代二丙酸雙酯0.5份，碳酸氫鈉10份混合均勻。
2、將步驟1中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為200度，制造出的顆粒質(zhì)量為7mg左右。
3、將制備好的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒投入高壓反應(yīng)釜中，依次加入水，碳酸鈣，三者比例為10:12:1.7，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，加熱至130度，達(dá)到預(yù)定的溫度后，向釜內(nèi)輸入氣態(tài)的氮?dú)猓瑲怏w壓力設(shè)定到5.0MPA，保持60分鐘，閉孔率可以達(dá)到96%以上，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后開(kāi)始放料，依次通過(guò)脫水機(jī)，烘干機(jī)。
4、烘干后測(cè)定發(fā)泡聚氨酯彈性體的密度為58kg/m3。
實(shí)施例5
1、將重量份邵氏硬度為50A的TPU100份，甲基硅醇鈉0.5份，2，6-三級(jí)丁基-4-甲基苯酚0.7份，783型號(hào)巴斯夫光穩(wěn)定劑0.5份，碳酸鈣5份，環(huán)氧樹(shù)脂0.1份，馬來(lái)酸酐0.1份，碳酸氫鈉15份混合均勻；
2、將步驟1中混合好的材料在擠出機(jī)中造粒并烘干，造粒溫度為170度，制造出的顆粒質(zhì)量為3mg左右。
3、將制備好的待發(fā)泡聚氨酯彈性體顆粒投入高壓反應(yīng)釜中，依次加入水，碳酸鈣，三者比例為10:8:1，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱加熱至120度，達(dá)到預(yù)定的溫度后，向釜內(nèi)輸入氣態(tài)的二氧化碳，氣體壓力設(shè)定到4.7MPA，保持60分鐘，閉孔率可以達(dá)到96%以上，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后開(kāi)始放料，依次通過(guò)脫水機(jī)，烘干機(jī)。
4、烘干后測(cè)定發(fā)泡聚氨酯彈性體的密度為60kg/m3。
以上具體實(shí)施例說(shuō)明制備好的微孔結(jié)構(gòu)聚氨酯彈性體顆粒，發(fā)泡壓力與發(fā)泡密度密切行管，有效降低實(shí)際的發(fā)泡壓力，且通過(guò)控制發(fā)泡壓力對(duì)發(fā)泡密度進(jìn)行靈活控制，無(wú)需二次發(fā)泡。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。