[发明专利]一种高支撑性热塑性聚氨酯发泡材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高支撑性热塑性聚氨酯发泡制品及其制备方法。包含以下质量百分比的组分：1)多异氰酸酯：10%‑60%；2)多元醇：20%‑80%；3)扩链剂：3%‑25%；4)抗氧剂：0.1%‑4%；5)光稳定剂：0.5%‑6%；6）性能改进剂，0.2%‑20%，将以上组分投入双螺杆挤出机中反应挤出，熔体经水下造粒得到热塑性聚氨酯发泡材料，制备热塑性聚氨酯发泡材料时还包含有性能改进剂；使用该热塑性聚氨酯发泡材料经物理发泡工艺制备得到的发泡制品密度低、泡孔尺寸均匀，回弹性可达75%‑85%，同时制品弯曲刚度可达0.25Nm/Degree。

技术领域

本发明属于高分子材料发泡领域，具体涉及一种高支撑性性热塑性聚氨酯发泡材料及其制备方法。

背景技术

发泡材料因其密度低、比强度高、隔热隔音及缓冲性能优异等特点，在工业、农业、包装、交通运输业、军事、日用民用品甚至航空航天等领域均有着广泛的应用。目前制备发泡材料的方法主要通过物理或化学方法在塑料内部填充大量的气泡，使材料发生膨胀得到发泡材料，常用的发泡材料多为塑料类，主要包括聚苯乙烯(PS)泡沫、聚乙烯(PE)泡沫、聚丙烯(PP)泡沫及聚氨酯(PU)软质和硬质泡沫等，其中PS塑料泡沫因无法降解，会对生态环境造成一定污染而被制止使用；PE、PP发泡材料因其耐温性较差限制了其应用范围。

热塑性聚氨酯是一种主链上包括重复的-NHCOO-结构单元的热塑性聚合物，其具有较宽泛的硬度范围，且耐磨性能、耐介质性能、耐环境性及耐温性能较优异，分子结构多样，可得到满足不同性能要求的产品，可以在较宽的温度范围内使用，因而有着广泛的应用。热塑性聚氨酯颗粒经发泡及加热成型可得到模塑发泡制品，此种制品能较大程度上保留材料原有的性能，同时降低密度进而轻量化使用。基于上述优点，TPU发泡材料在许多工业领域如汽车、建筑材料及日用品领域如鞋材、床垫等行业有着广泛应用。

随着生活水平的提高篮球、羽毛球等运动项目的普及，简单的运动鞋已经不能满足人们的需求，专业的功能性运动鞋越来越受到人们的青睐。鞋底中足作为连接前掌与后跟的重要结构，是运动鞋鞋底的重要组成部分，其对于运动过程中的支撑及抗扭有着十分重要的意义。中足的弯曲刚度是指运动鞋绕中足部位弯折所需要的力矩，反映的是中足弯折的难易程度，弯曲刚度越高鞋底的稳定性越好，同时弯曲刚度的增加并不会影响穿着感受及缓冲性能，因此很多运动鞋在中底部位选择增加碳板来提升中底弯曲刚度，改善鞋底的支撑性，提升穿着体验。

热塑性聚氨酯发泡材料—ETPU在专利文献WO2007/082838A、WO2010/136398A、CN102229709A中已经被公开，相关专利提及的发泡产品密度较高，回弹性较差，普遍在50-55％左右；TPU作为结晶性聚合物，在熔点附近黏度会发生突降，黏度过低，发泡制品孔径较大，同时其破孔概率增高，这会导致产品回弹较差同时弯曲刚度较低，难以满足专业功能性运动鞋需求。在运动员及爱好者追求高支撑、低密度，高回弹的趋势下，现有技术已不能满足需求，因而开发一款高支撑性热塑性聚氨酯发泡材料是亟需解决的问题。

本发明为了解决上述技术问题提供一种高支撑性热塑性聚氨酯发泡材料及其制备方法，所制备的高支撑性热塑性聚氨酯发泡材料具有优异的回弹性能的同时有着较高的中底弯曲刚度，提高鞋底的支撑性，发泡密度低且可控，泡孔尺寸均匀，机械性能优良。

发明内容

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种高支撑性热塑性聚氨酯发泡材料，按照重量份，其原料包含如下组分：1)多异氰酸酯：10％-60％；2)多元醇：20％-80％；3)扩链剂：3％-25％；4)抗氧剂：0.1％-4％；5)光稳定剂：0.5％-6％；6)性能改进剂，0.2％-20％；所述性能改进剂选自NCO预聚体、环氧化合物及酸酐类化合物。