一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及改性材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料及其制備方法。所述發(fā)泡材料由聚甲基乙撐碳酸酯基體、熱塑性聚氨酯、發(fā)泡劑和助劑組成，各組分質(zhì)量份數(shù)為聚甲基乙撐碳酸酯100份，熱塑性聚氨酯10~70份，發(fā)泡劑2~20份，助劑1~5份。所述制備方法將各組分按配方計(jì)量后熔融共混，造?；蜓訅撼善暮筮M(jìn)行常壓加熱發(fā)泡，冷卻定型后即得到所需產(chǎn)品。本發(fā)明的發(fā)泡材料具有良好的生物降解性、較高的發(fā)泡倍率、均勻而致密的泡孔結(jié)構(gòu)以及良好的回彈性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及改性材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫塑料具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、能量吸收能力強(qiáng)、隔音隔熱性能好等許多優(yōu)點(diǎn)，在 包裝、運(yùn)輸、建筑、家具等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的泡沫材料如聚苯乙烯、聚乙烯和 聚氯乙烯等均屬于石油基塑料，不可降解；日益增大的使用量給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影 響，加劇了白色污染。
[0003] 聚甲基乙撐碳酸酯以二氧化碳和環(huán)氧丙烷為原料進(jìn)行合成，可以完全生物降解， 是一種新型環(huán)境友好的環(huán)保材料。目前，聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料的研究已取得一定進(jìn) 展。本研究組的專(zhuān)利(ZL200510033659.8)公開(kāi)了一種全降解聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料及 其制備方法，但是純聚甲基乙撐碳酸酯泡沫材料的力學(xué)性能差，特別是回彈性很差。在該發(fā) 明專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，專(zhuān)利(ZL200510100342.1)發(fā)明了一種可生物降解聚甲基乙撐碳酸酯/乙 烯乙烯醇共聚物復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法，專(zhuān)利(ZL201110204493.7)發(fā)明了一種以水為 發(fā)泡劑的全降解聚甲基乙撐碳酸酯/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法，這兩項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利雖 然在一定程度上提高了聚甲基乙撐碳酸酯泡沫材料的性能，但所制備的產(chǎn)品為開(kāi)孔型發(fā)泡 材料，回彈性能或力學(xué)性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述缺陷，提供一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材 料，所述發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率高、孔隙均勻并且回彈性良好，是一種可生物降解的環(huán)境友好 型的發(fā)泡新材料。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，由以下重量分?jǐn)?shù)的組分制得： 聚甲基乙撐碳酸酯100份， 熱塑性聚氨酯10~70份， 發(fā)泡劑2~20份， 助劑1~5份； 所述聚甲基乙撐碳酸酯的數(shù)均分子量20000~200000，初始分解溫度220~300°C，拉伸強(qiáng) 度為30~50MPa; 200°C，2.16kg下的熔融指數(shù)為10~40g/10min。
[0007] 發(fā)明人通過(guò)大量創(chuàng)造性的研究，采用特定性質(zhì)的PPC和彈性體，以合適的配比組合 提高了現(xiàn)有技術(shù)中PPC發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率、泡孔結(jié)構(gòu)和回彈性等性能，其主要因素在于 PPC的性質(zhì)以及發(fā)泡材料的改性。本發(fā)明中優(yōu)選熱塑性聚氨酯作為熱塑性彈性體來(lái)提高發(fā) 泡材料的柔韌性，從而在一定程度上提高發(fā)泡材料的回彈性能。然而，熱塑性聚氨酯的使用 給聚甲基乙撐碳酸酯的降解性能以及泡孔結(jié)構(gòu)帶來(lái)負(fù)面影響，造成泡孔均勻性差和發(fā)泡倍 率低等問(wèn)題，為此本發(fā)明采用了特定性質(zhì)的PPC材料并嚴(yán)格控制發(fā)泡材料的組分配方，進(jìn)而 獲得一種孔隙均勻且不易塌陷，具有更高的發(fā)泡倍率，且具有較好的回彈性的可生物降解 的環(huán)境友好型的發(fā)泡新材料。
[0008] 優(yōu)選地，所述聚甲基乙撐碳酸酯的數(shù)均分子量20000~100000,初始分解溫度220~ 300°C，拉伸強(qiáng)度為30~50MPa; 200°C，2.16kg下的熔融指數(shù)為25~40g/10min。
[0009] 優(yōu)選地，所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料由以下重量分?jǐn)?shù)的組分制得： 聚甲基乙撐碳酸酯100份， 熱塑性聚氨酯40~70份， 發(fā)泡劑5~15份， 助劑1~5份。
[0010] 優(yōu)選地，所述熱塑性聚氨酯為聚酯型熱塑性聚氨酯、聚醚型熱塑性聚氨酯或聚碳 酸酯型熱塑性聚氨酯中的一種或幾種混合物。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述熱塑性聚氨酯為聚酯型 熱塑性聚氨酯。
[0011] 優(yōu)選地，所述熱塑性聚氨酯的邵氏硬度范圍為50~90A。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述熱塑性 聚氨酯邵氏硬度范圍為80~90A。
[0012] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、N，N-二亞硝基五次甲基四胺、4,4'_氧代雙 苯磺酰肼或碳酸氫鈉中的一種或多種混合物。
[0013] 優(yōu)選地，所述助劑為氧化鋅、滑石粉、碳酸鈣、二氧化硅或二氧化鈦中的一種或多 種混合物。
[0014] 一種所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟： S1.將聚甲基乙撐碳酸酯和熱塑性聚氨酯按配方計(jì)量后進(jìn)行熔融共混，共混溫度為 180~200 °C，共混時(shí)間為10~15分鐘，混合均勻后造粒。
[0015] S2.將步驟S1制備的復(fù)合粒料和發(fā)泡劑以及助劑按配方計(jì)量后進(jìn)行熔融共混，共 混溫度為120~140°C，共混時(shí)間為10~15分鐘，混合均勻后造?；蜓訅撼善?，得到發(fā)泡材 料。
[0016] S3.將步驟S2制備的發(fā)泡材料進(jìn)行加熱發(fā)泡20~40分鐘，溫度保持在160~200°C， 發(fā)泡完全后冷卻定型得到所需產(chǎn)品。
[0017] 與現(xiàn)在有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料的孔隙均勻且不易塌陷，具有更高的發(fā)泡倍 率，且具有較好的回彈性，是一種可生物降解的環(huán)境友好型的發(fā)泡新材料。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例中采用的 原料和方法為本領(lǐng)域常規(guī)市購(gòu)的原料和常規(guī)使用的方法。
[0019] 本發(fā)明采用的聚甲基乙撐碳酸酯的拉伸強(qiáng)度是依標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638,在拉伸速度 50mm/min，25°C，50%RH條件下測(cè)定的。熔融指數(shù)是依標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1238，在200°C，2.16kg條件 下測(cè)定。
[0020] 實(shí)施例1 稱(chēng)取數(shù)均分子量為20000,初始分解溫度220°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度50mm/ min)30MPa，熔融指數(shù)(ASTM 01238,200°(：，2.161^)4(^/101^11的聚甲基乙撐碳酸酯100份、 邵氏硬度為80A的聚酯型熱塑性聚氨酯40份、偶氮二甲酰胺14份、滑石粉2份。
[0021]先將聚甲基乙撐碳酸酯和聚酯型熱塑性聚氨酯加入混煉機(jī)進(jìn)行熔融共混，轉(zhuǎn)速為 80轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為190°C，共混時(shí)間為15分鐘；混合均勻后造粒，再加入偶氮二甲酰胺 和滑石粉進(jìn)行共混，轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為130°C，共混時(shí)間為10分鐘，混合均勻后 熱壓成型得到發(fā)泡材料。
[0022]將發(fā)泡材料放進(jìn)模具中于200 °C下加熱發(fā)泡30分鐘，發(fā)泡完全后冷卻定型得到所 需產(chǎn)品。
[0023]將得到的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。測(cè)試方法如下：先將產(chǎn)品表皮 切除并切割成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，按ASTM D3574標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品密度，原始基體材料的密度與 該密度的比值即為發(fā)泡倍率;按ASTM D3576標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品平均泡孔直徑;按ASTM D3574測(cè) 試樣品的鋼球回彈率。
[0024] 實(shí)施例2 稱(chēng)取數(shù)均分子量為100000，初始分解溫度270°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638，拉伸速度50mm/ min)40MPa，熔融指數(shù)(ASTM D1238，200°C，2.16kg)25g/10min的聚甲基乙撐碳酸酯 100份， 邵氏硬度為90A的聚酯型熱塑性聚氨酯的用量為50份，偶氮二甲酰胺的用量為10份，碳酸鈣 1份。
[0025]先將聚甲基乙撐碳酸酯和聚酯型熱塑性聚氨酯加入混煉機(jī)進(jìn)行熔融共混，轉(zhuǎn)速為 80轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為200°C，共混時(shí)間為15分鐘；混合均勻后造粒，再加入偶氮二甲酰胺 和滑石粉進(jìn)行共混，轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為140°C，共混時(shí)間為10分鐘，混合均勻后 熱壓成型得到發(fā)泡材料。
[0026]將發(fā)泡材料放進(jìn)模具中于180 °C下加熱發(fā)泡40分鐘，發(fā)泡完全后冷卻定型得到所 需廣品。
[0027] 實(shí)施例3 稱(chēng)取數(shù)均分子量為50000,初始分解溫度250°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度50mm/ min)35MPa，熔融指數(shù)(ASTM D1238，200°C，2.16kg)35g/10min的聚甲基乙撐碳酸酯 100份， 邵氏硬度為90A的聚醚型熱塑性聚氨酯70份，偶氮二甲酰胺的用量為7份，二氧化硅5份。 [0028]先將聚甲基乙撐碳酸酯和聚酯型熱塑性聚氨酯加入混煉機(jī)進(jìn)行熔融共混，轉(zhuǎn)速為 80轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為180°C，共混時(shí)間為10分鐘；混合均勻后造粒，再加入偶氮二甲酰胺 和滑石粉進(jìn)行共混，轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，共混溫度為120°C，共混時(shí)間為15分鐘，混合均勻后 熱壓成型得到發(fā)泡材料。
[0029]將發(fā)泡材料放進(jìn)模具中于170°C下加熱發(fā)泡40分鐘，發(fā)泡完全后冷卻定型得到所 需廣品。
[0030] 實(shí)施例4 本實(shí)施例的配方、制備工藝和性能檢測(cè)與實(shí)施例1相似，不同之處在于:取數(shù)均分子量 為200000,初始分解溫度300°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度50mm/min)50MPa，熔融指數(shù) (ASTM 01238,200°(：，2.161^)1(^/101^11的聚甲基乙撐碳酸酯100份，邵氏硬度為5(^采用聚 碳酸酯型熱塑性聚氨酯20份，偶氮二甲酰胺替換為N，N-二亞硝基五次甲基四胺，使用量變 為16份。
[0031] 實(shí)施例5 本實(shí)施例的配方、制備工藝和性能檢測(cè)與實(shí)施例3相似，不同之處在于:取數(shù)均分子量 為150000,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度30°C，初始分解溫度280°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度 50mm/min)45MPa，熔融指數(shù)(ASTM D1238,200°C，2.16kg)15g/10min的聚甲基乙撐碳酸酯 100份，邵氏硬度為90A的聚酯型熱塑性聚氨酯的用量為10份，偶氮二甲酰胺替換為碳酸氫 鈉，使用量變?yōu)?0份。
[0032] 對(duì)比例1 本對(duì)比例的配方、制備工藝和性能檢測(cè)與實(shí)施例1相似，不同之處在于:采用取數(shù)均分 子量為8000,初始分解溫度190°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度50mm/min)6MPa，熔融指 數(shù)(ASTM D1238,200°C，2.16kg)60g/10min的聚甲基乙撐碳酸酯 100份。
[0033] 對(duì)比例2 本對(duì)比例的配方、制備工藝和性能檢測(cè)與實(shí)施例1相似，不同之處在于:取數(shù)均分子量 為250000,初始分解溫度300°C，拉伸強(qiáng)度(ASTM D638,拉伸速度50mm/min)55MPa，熔融指數(shù) (ASTM D1238,200°C，2.16kg)5g/10min的聚甲基乙撐碳酸酯 100份。
[0034] 對(duì)比例>4 本對(duì)比例的配方、制備工藝和性能檢測(cè)與實(shí)施例1相似，不同之處在于:采用聚酯型熱 塑性聚氨酯的用量為〇份和5份，采用的偶氮二甲酰胺均為12份。
[0035] 表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果
從上述實(shí)施例和對(duì)比例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知： 發(fā)泡劑添加量主要影響發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率和孔隙直徑，添加量越多，發(fā)泡倍率越大， 孔隙直徑也越大。熱塑性聚氨酯添加量主要影響孔隙直徑和鋼球回彈率，添加量越多，孔隙 直徑越大，鋼球回彈率也越大。在優(yōu)選范圍內(nèi)，能同時(shí)獲得發(fā)泡倍率較大，孔隙直徑較小，并 且鋼球回彈率較大的發(fā)泡材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組分制得： 聚甲基乙撐碳酸酯100份， 熱塑性聚氨酯10~70份， 發(fā)泡劑2~20份， 助劑1~5份； 所述聚甲基乙撐碳酸酯的數(shù)均分子量20000~200000,初始分解溫度220~300°C，拉伸強(qiáng) 度為30~50MPa; 200°C，2 · 16kg下的熔融指數(shù)為10~40g/10min。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組 分制得： 聚甲基乙撐碳酸酯100份， 熱塑性聚氨酯40~70份， 發(fā)泡劑5~15份， 助劑1~5份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述聚甲基乙撐碳酸 酯的數(shù)均分子量20000~100000,初始分解溫度220~300°C，拉伸強(qiáng)度為30~50MPa; 200 °C， 2.16kg下的恪融指數(shù)為25~40g/10min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯為 聚酯型熱塑性聚氨酯、聚醚型熱塑性聚氨酯、聚碳酸酯型熱塑性聚氨酯中的一種或幾種混 合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯的 邵氏硬度范圍為50~90A。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為偶氮二 甲酰胺、N，N-二亞硝基五次甲基四胺、4,4'_氧代雙苯磺酰肼或碳酸氫鈉中的一種或多種混 合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述助劑為氧化鋅、 滑石粉、碳酸鈣、二氧化硅或二氧化鈦中的一種或多種混合物。8. -種權(quán)利要求1~7任意一項(xiàng)所述聚甲基乙撐碳酸酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟：51. 將聚甲基乙撐碳酸酯和熱塑性聚氨酯按配方計(jì)量后進(jìn)行熔融共混，共混溫度為 180~200 °C，共混時(shí)間為10~15分鐘，混合均勻后造粒；52. 將步驟S1制備的復(fù)合粒料和發(fā)泡劑以及助劑按配方計(jì)量后進(jìn)行熔融共混，共混溫 度為120~140°C，共混時(shí)間為10~15分鐘，混合均勻后造?；蜓訅撼善?，得到發(fā)泡材料；53. 將步驟S2制備的發(fā)泡材料進(jìn)行加熱發(fā)泡20~40分鐘，溫度保持在160~200 °C，發(fā)泡 完全后冷卻定型得到所需產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C08L75/06GK105968767SQ201610387021
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】孟躍中, 陳景蔚, 楊杰, 王拴緊, 肖敏, 韓東梅, 任山
【申請(qǐng)人】中山大學(xué)