[发明专利]一种热塑性聚氨酯发泡革的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性聚氨酯（TPU）发泡革的制备方法，尤其涉及一种超临界流体物理发泡连续制备TPU发泡革的方法。

背景技术

人造革如聚氨酯（PU）发泡革、聚氯乙烯（PVC）等发泡革作为天然皮革的替代材料，在我国发展迅速。不过，人造革在生产加工过程中不可避免的使用大量有毒有害的溶剂和增塑剂。近年来，随着人们环保意识的提高，人造革在使用时存在的可挥发性有机物（VOC）问题已经引起社会各界和人造革行业的重视。目前，欧美、日本、中国都已先后出台VOC的检测法规。

TPU具有优异的耐磨性、耐化学腐蚀性、耐油、耐水、高弹性、抗疲劳等诸多优点，是一种性能优异、有价格竞争力的环保材料。TPU树脂制备成发泡膜后，还具有轻质、柔软、高回弹等优点，可作为代替传统PU、PVC人造革的新型环保人造革。

中国专利文献CN104861642A公开了一种以化学发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）结合碳酸氢钠为复合发泡剂，制备人造革用的TPU发泡膜的方法，先将反应原料高速混合后，进入螺杆挤出机进行反应挤出制成TPU母粒，再将TPU母粒与发泡剂在双辊开炼机下开练成片进行发泡。此方法所使用的AC发泡剂还导致VOC的问题, 还存在效率低的问题。

采用化学发泡剂连续挤出TPU发泡薄膜的研究也曾有研究者涉及。不过，TPU树脂熔体强度低，采用化学发泡法制备的TPU发泡材料泡孔尺寸高达200～500微米，难以制备厚度仅为0.2～0.5毫米的薄膜来说。

高压流体如高压N2、CO₂流体是一种价格低廉，并且无色、无毒、无臭、无害的物理发泡剂。根据需求，高压流体可以为高压气体流体、高压液体流体和超临界流体。高压流体能轻易从产物中脱除，完全省去了使用传统溶剂带来的复杂的后处理工序，因而仅有低VOC的特征。

中国专利文献 CN103951965A公开了以高压流体或者超临界流体为发泡剂制备TPU 发泡片材的方法。由于高压流体在TPU基体中扩散速度极快，该方法难以制备厚度仅为0.1～0.5毫米的人造革用发泡薄膜材料，而只能制备厚度较大的鞋垫等材料。另外，该方法为间歇方法，存在加工效率低的问题。

中国专利文献CN104385479A公开了超临界流体挤出发泡TPU树脂的方法，该方法采用超临界CO₂为发泡剂，经连续挤出和水下切粒制备了TPU发泡珠粒，不过该方法不适于制备TPU发泡薄膜和TPU发泡革。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种热塑性聚氨酯发泡革的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一种热塑性聚氨酯发泡革的制备方法，使用以下重量份数的原料：

TPU树脂100份；

扩链剂1～3份；

气体阻隔剂为5～10份；

相容剂为1～3份；

成核剂为1～5份；

包括以下步骤：

1）按照上述质量份数将TPU树脂、扩链剂、气体阻隔剂、相容剂、成核剂进行干混；

2）将步骤1中的到的混合物加入挤出机的料筒中，经挤出机加热得到TPU熔体，将超临界N₂以1～30毫升/分钟的速度注入到TPU熔体中，将TPU熔体与超临界N₂混合均匀，混合后熔体经热交换器逐渐降低温度至155℃，再将混合后溶体经过狭缝口模挤出得到膨胀的TPU薄膜，挤出过程中所述挤出机的口模温度为140～160℃，挤出机口模的压力为5～25MPa；

3) TPU薄膜经过温度为130～160℃的单轴拉伸设备进行牵伸变薄，拉伸时间不超过15秒，制得TPU发泡薄膜，再将TPU发泡薄膜与布高温贴合，得到TPU发泡革。

所述步骤1中TPU树脂在190℃下的熔指为2.0～5.0g/10min。

所述步骤1中气体阻隔剂包括聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的至少一种；所述相容剂包括氢化热塑性丁苯橡胶-聚氨酯接枝物、氢化热塑性丁苯橡胶-热塑性聚氨酯共聚物、热塑性丁苯橡胶-甲基丙烯酸甲酯接枝物中的至少一种；所述扩链剂包括1，4-丁二醇；所述成核剂包括三氧化二氯、二氧化硅中的至少一种。

所述步骤2中所述挤出机的口模直径为0.3～0.8毫米。

所述步骤2中膨胀的TPU薄膜的厚度为0.5～1.2毫米。

所述步骤3中单轴拉伸设备有1组以上牵伸辊，牵伸辊的牵伸比为1.2～2.0。