一種可熱壓定型緩衝材料及其製備方法與應用與流程

2023-09-22 16:43:00 2

本發明屬於緩衝材料的
技術領域：
，具體涉及一種可熱壓定型緩衝材料及其製備方法與應用。
背景技術：
：目前常見的緩衝材料種類繁多，包括一些發泡材料和彈性體，如熱塑性橡膠、乳膠、AOSOLITE、EVA、SBR、化學交聯聚乙烯發泡材料(XPE)、PU材料等，緩衝性能最好為PU型緩衝材料。而聚氨酯為一類用途十分廣泛的合成材料，其工業化的生產主要是由多元有機異氰酸酯和各種氫給予體化合物(通常如含端羥基的多元醇化合物)反應而製備的。選擇不同數目的官能基團和不同類型的官能基團，採用不同的合成工藝，能製備出性能各異，表觀形式各種各樣的聚氨酯產品。聚氨酯產品的種類極其豐富，包括從十分柔軟到極其堅硬的泡沫塑料，耐磨性能優異的彈性橡膠、高光澤的油漆、塗料，高回彈的合成纖維以及抗繞曲性能優良的合成皮革等，逐漸形成了一個品種多樣、性能優異的新型合成材料系列。傳統的聚氨酯材料由於其良好的耐磨性能，阻尼性能以及耐疲勞性能和抗震動性能良好，因此聚氨酯在很多領域得到了廣泛的應用。現有的PU型緩衝材料，要取得特殊的實用形狀，不能熱壓定型，只能通過PU模型灌注或裁切+縫紉工藝製作，PU模型灌注生產效率低下，模具成本高；裁切+縫紉工藝材料不美觀，易破損。如何在提高緩衝材料性能同時提高生產效率是企業亟需解決的問題。技術實現要素：為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在於提供一種可熱壓定型緩衝材料。本發明的另一目的在於提供上述可熱壓定型緩衝材料的製備方法。本發明的再一目的在於提供上述可熱壓定型緩衝材料的應用。所述可熱壓定型緩衝材料用於運動防護產品中。本發明的目的通過以下技術方案實現：一種可熱壓定型緩衝材料，由A料和B料製備而成；所述A料由以下按重量份數計的組分組成：所述B料為二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體，所述B料為A料總重量的35～45％。所述A料還包括色料。所述擴鏈劑為乙二醇、1，4-丁二醇或1，3-丙二醇中一種以上，優選為乙二醇。所述交聯劑為醇胺類，優選為二乙醇胺。所述催化劑為N，N-二甲基環己胺、N，N，N′，N′-四甲基亞烷基二胺、三乙胺、N，N-二甲基苄胺，雙(2-二甲氨基乙基)醚、三乙烯二胺、有機鉍，有機錫中一種以上；優選為雙(2-二甲氨基乙基)醚和三乙烯二胺的混合物。所述雙(2-二甲氨基乙基)醚和三乙烯二胺的重量比為(0.03～0.15)∶(0.15～0.5)。所述抗氧劑優選為抗氧劑1010。所述聚醚三元醇1型為官能團是3，數均分子量為5000～6000；羥值優選為26～36mgKOH/g；所述聚醚三元醇1型優選為江蘇長華聚氨酯科技有限公司的CHE-330N和CHE-828中一種以上。所述聚醚三元醇2型為官能團是3，數均分子量為400～700；羥值優選為250～320mgKOH/g。所述高活性聚合物多元醇的固含量為28-45％；所述高活性聚合物多元醇是由聚醚多元醇與苯乙烯、丙烯腈聚合反應得到。所述聚合物多元醇優選為江蘇長華聚氨脂科技有限公司生產的CHP-H30或CHP-H45。所述發泡劑為水。本發明使用水作為發泡劑可以使聚脲的數量上升，使最終成品的支撐力和彈性上升；同時水作為發泡劑，價格低廉、無任何汙染。所述矽烷表面活性劑優選為美國邁圖高新技術材料有限公司的Y10366和L3002兩者至少一種。所述二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體是將過量的二苯基甲烷二異氰酸酯與聚醚(酯)二元醇反應製備而成的，其中NCO基含量為19～22％。所述聚醚(酯)二元醇為數均分子量為1000～6000的聚碳酸酯二元醇，聚氧化丙烯二元醇，聚四氫呋喃二元醇，聚己內酯二元醇的至少一種。所述改性二苯基甲烷二異氰酸酯具體製備方法為：將二苯基甲烷二異氰酸酯與聚醚(酯)二元醇在70-90℃下反應2-3小時至端-NCO基含量為22～24％後，升溫至100～110℃，繼續反應0.5～1小時，形成端-NCO基含量為19～22％的改性二苯基甲烷二異氰酸酯。所述可熱壓定型緩衝材料的製備方法，包括以下步驟：(1)將聚醚三元醇1型、聚醚三元醇2型、高活性聚合物多元醇、矽烷表面活性劑、擴鏈劑、交聯劑、催化劑、發泡劑和抗氧劑混合均勻，得到A料；所述A料中還包括色料；(2)將A料與二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體即B料攪拌混合，置於模具中，熟化，脫模，靜置，得到可熱壓定型緩衝材料。所述模具已噴塗脫模劑；所述攪拌混合時間為15～30s，所述攪拌混合的轉速為300～700rpm；所述靜置時間為12～24h。所述熟化的溫度40～60℃，所述熟化時間為20～30min。所述攪拌混合的時間為15～30s。所述可熱壓定型緩衝材料應用於運動防護產品領域，包括鞋墊、運動保護片和運動保護墊等。所述可熱壓定型緩衝材料通過熱壓定型製備運動防護產品，所述熱壓定型的溫度為170～200℃，時間為60～120s；具體步驟為：通過膠粘方式在材料的正面覆上0.05～1.0MM的TPU膜，在材料的背面覆上180～300g/m2的BK布，然後置於加熱的模具上(模具溫度170～200℃)，合上模具，保溫60～120秒後打開模具，取出製品。本發明優選二乙醇胺作為交聯劑，二乙醇胺具有交聯作用的同時還具有熟化作用；相對於其他交聯劑，二乙醇胺的效果較好。本發明選用三乙烯二胺和雙(2-二甲氨基乙基)醚作為催化劑，雙(2-二甲氨基乙基)醚是強烈發泡催化劑，它的作用是前期乳化和發泡；三乙烯二胺是凝膠催化劑，屬於後期熟化作用。這兩者作為催化劑更易於控制發泡的乳白期和脫模時間及泡孔開孔結構。本發明優選三乙烯二胺和雙(2-二甲氨基乙基)醚作為催化劑效果較好。與現有技術相比，本發明具有如下優點及有益效果：(1)本發明的緩衝材料可以在170～200℃，60～120秒的條件下熱壓定型，提高了生產效率和降低了生產成本。大批量生產時成本更低，品質更穩定；(2)將本發明的緩衝材料用於製備運動防護產品，產品緩衝性能好，製品表面撕裂強度高，耐磨度好(表面覆蓋了TPU膜，其延伸率可達500％，撕裂強度80Kgf/cm，相對PU材料的100％-150％延伸率，撕裂強度1.0-2.5Kgf/cm，有非常大的提升)，製品生產效率高(相對於PU灌注生產工藝7-8分鐘的成型周期，熱壓定型才1-2分鐘，效率提升300％)等優點。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步地具體詳細描述，但本發明的實施方式不限於此，對於未特別註明的工藝參數，可參照常規技術進行。實施例1～4中所述改性二苯基甲烷二異氰酸酯具體製備方法為：將二苯基甲烷二異氰酸酯與聚醚(酯)二元醇在70-90℃下反應2-3小時至端-NCO基含量為22～24％後，升溫至100～110℃，繼續反應0.5～1小時，形成端-NCO基含量為19～22％的改性二苯基甲烷二異氰酸酯。所述聚醚(酯)二元醇為數均分子量為2000的聚氧化丙烯二元醇。實施例1一種可熱壓定型緩衝材料的製備方法，包括以下步驟：(1)將35重量份的5000分子量三官能聚醚多元醇CHE-330N、30重量份的高活性聚合物多元醇CHP-H30(固含量為28％)、35重量份的400分子量三官能聚醚多元醇(聚氧化丙烯三元醇)、0.15重量份矽烷表面活性劑Y10366、2.2重量份乙二醇、0.21重量份二乙醇胺、0.2重量份三乙烯二胺、0.05重量份雙(2-二甲氨基乙基)醚、1.0重量份抗氧劑1010和0.35重量份的水混合均勻，得到預混料；所述預混料中還包括色料；(2)將預混料與按預混料重量的40wt％的二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體(NCO基含量為20％)攪拌混合30s(攪拌混合的轉速為300r/min)，置於已噴好脫模劑的模具中，模具溫度為40℃，熟化30min，脫模，靜置24h，使用開片機切割得到13MM厚度材料。以下為所得可熱壓定型材料的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3320硬度ASTMD2240AskerC25彈性ASTMD2632％6.5永久變形率ASTMD395-B％6延伸率ASTMD412dieC％110撕裂強度ASTMD624dieCKN/m1.6拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm26.9緩衝吸震力ENl621-2@23℃N14536通過膠粘方式在材料的正面覆上0.05MM的TPU膜，在材料的背面覆上180g/m2的BK布，然後置於加熱的模具上(模具溫度170℃)，合上模具，保溫120秒後打開模具，取出製品。以下為所得製品的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3320～450硬度ASTMD2240AskerC25-35彈性ASTMD2632％6.5永久變形率ASTMD395-B％6延伸率ASTMD412dieC％180撕裂強度ASTMD624dieCKN/m5.8拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm215緩衝吸震力EN1621-2@23℃N13565實施例2一種可熱壓定型緩衝材料的製備方法，包括以下步驟：(1)將50重量份的6000分子量三官能聚醚多元醇CHE-828、15重量份的高活性聚合物多元醇CHP-H45(固含量為45％)、35重量份的700分子量三官能聚醚多元醇(聚氧化丙烯三元醇)、0.1重量份矽烷表面活性劑L3002、0.5重量份乙二醇、0.15重量份二乙醇胺、0.5重量份三乙烯二胺、0.15重量份雙(2-二甲氨基乙基)醚、1.5重量份抗氧劑1010和0.35重量份的水混合均勻，得到預混料；所述預混料中還包括色料；(2)將預混料與佔預混料重量的45wt％的二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體(NCO基含量為20％)攪拌混合15s(攪拌混合的轉速為450r/min)，置於已噴好脫模劑的模具中，模具溫度為60℃，熟化20min，脫模，靜置12h，使用開片機切割得到13MM厚度材料。以下為所得可熱壓定型材料的性能測試數據：通過膠粘方式在材料的正面覆上0.3MM的TPU膜，在材料的背面覆上200g/m2的BK布，然後置於加熱的模具上(模具溫度180℃)，合上模具，保溫100秒後打開模具，取出製品。以下為所得製品的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3320～450硬度ASTMD2240AskerC23-32彈性ASTMD2632％7永久變形率ASTMD395-B％5延伸率ASTMD412dieC％250撕裂強度ASTMD624dieCKN/m11拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm218緩衝吸震力EN1621-2@23℃N15565實施例3一種可熱壓定型緩衝材料的製備方法，包括以下步驟：(1)將20重量份的5000分子量三官能聚醚多元醇CHE-330N、50重量份的高活性聚合物多元醇CHP-H30(固含量為28％)、30重量份的700分子量三官能聚醚多元醇(聚氧化丙烯三元醇)、0.3重量份矽烷表面活性劑Y10366、1.5重量份乙二醇、0.15重量份二乙醇胺、0.2重量份三乙烯二胺、0.03重量份雙(2-二甲氨基乙基)醚、3.0重量份抗氧劑1010和0.25重量份的水混合均勻，得到預混料；所述預混料中還包括色料；(2)將預混料與其重量的35wt％的二苯基甲烷二異氰酸酯與聚醚多元醇的預聚體(NCO基含量為20％)攪拌混合15s(攪拌混合的轉速為700r/min)，置於已噴好脫模劑的模具中，模具溫度為40℃，熟化25min，脫模，靜置12h，使用開片機切割得到13MM厚度材料。以下為所得可熱壓定型材料的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3350硬度ASTMD2240AskerC28彈性ASTMD2632％7永久變形率ASTMD395-B％5.5延伸率ASTMD412dieC％100撕裂強度ASTMD624dieCKN/m1.8拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm27.5緩衝吸震力EN1621-2@23℃N15536通過膠粘方式在材料的正面覆上0.5MM的TPU膜，在材料的背面覆上200g/m2的BK布，然後置於加熱的模具上(模具溫度190℃)，合上模具，保溫80秒後打開模具，取出製品。以下為所得製品的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3350～480硬度ASTMD2240AskerC28-35彈性ASTMD2632％7永久變形率ASTMD395-B％5延伸率ASTMD412dieC％180撕裂強度ASTMD624dieCKN/m18拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm222緩衝吸震力EN1621-2@23℃N15565實施例4一種可熱壓定型緩衝材料的製備方法，包括以下步驟：(1)將45重量份的5000分子量三官能聚醚多元醇CHE-330N、35重量份的高活性聚合物多元醇CHP-H30(固含量為28％)、20重量份的700分子量三官能聚醚多元醇(聚氧化丙烯三元醇)、0.2重量份矽烷表面活性劑Y10366、1.8重量份乙二醇、0.15重量份二乙醇胺、0.4重量份三乙烯二胺、0.1重量份雙(2-二甲氨基乙基)醚、2.5重量份抗氧劑1010和0.35重量份的水混合均勻，得到預混料；所述預混料中還包括色料；(2)將預混料與佔預混料重量的38wt％的二苯基甲烷二異氰酸酯改性的預聚體(NCO基含量為20％)攪拌混合20s(攪拌混合的轉速為500r/min)，置於已噴好脫模劑的模具中，模具溫度為50℃，熟化25min，脫模，靜置12h，使用開片機切割得到13MM厚度材料。以下為所得可熱壓定型材料的性能測試數據：項目(測試標準方法)單位測試值密度ASTMD-792Kg/M3320硬度ASTMD2240AskerC28彈性ASTMD2632％7永久變形率ASTMD395-B％5.0延伸率ASTMD412dieC％150撕裂強度ASTMD624dieCKN/m1.8拉伸強度ASTMD412dieCKgf/cm27.2緩衝吸震力EN1621-2@23℃N17536通過膠粘方式在材料的正面覆上1.0MM的TPU膜，在材料的背面覆上200g/m2的BK布，然後置於加熱的模具上(模具溫度200℃)，合上模具，保溫60秒後打開模具，取出製品。以下為所得製品的性能測試數據：本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp