本發明涉及到氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物、聚氨基甲酸酯發泡材料及其制備方法。
背景技術：
足球（排球）的生產方法如下：首先由EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）發泡成一立方體，再裁片成約1~3mm厚度左右的平面片材，再涂上膠貼合TPU（Thermoplastic polyurethanes，名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠），貼合好之后再裁切成球片的形狀（五角形加六角形，每個足球合計32片），最后車縫成半成品，將球膽放入后，封邊制成足球。現有技術存在耗費工時、材料損耗大的缺點，更為重要的是，EVA發泡材料在環境狀態（壓力、溫度）變化大的情況下，其物理特性也會出現激烈的變化，而導致足球飛行的穩定度變化太大，例如說在海拔較高地區、或者寒冷季節舉行的足球賽，球員會明顯感覺到足球與平原及溫暖季節時不一樣，這也造成了球賽水平及觀賞性的下降。
基于上述原因，有必要開發一種物理性能穩定，且可以簡化制程的球片及相關材料。
技術實現要素：
本發明的第一個目的是提出氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物及其制備方法。
本發明的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物如下：該氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物包括一個在氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物主鏈上的氨基甲酸酯官能團和至少兩個異氰酸基官能團，在室溫下，氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物處于液態或半固態。
在25℃時，該氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物的粘度范圍為2~10PS，該氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物是多元醇化合物和異氰酸酯化合物在75~95℃的溫度下通過加成反應制備的。
在氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物的制備過程中，所述多元醇化合物和異氰酸酯化合物混合的比例為每一份重量的多元醇化合物要加入2.7~3.5份重量的異氰酸酯化合物。
具體來說，所述異氰酸酯化合物是甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、改性的二苯基甲烷二異氰酸酯、二環已基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、萘二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種；所述多元醇化合物是聚醚基的多元醇化合物、聚四亞甲基醚的多元醇化合物、聚酯基的多元醇化合物、聚己內酯基的多元醇化合物、聚碳酸酯基的多元醇化合物中的一種或幾種。
本發明的第二個目的是提出聚氨基甲酸酯發泡材料及其制備方法。
本發明的聚氨基甲酸酯發泡材料如下：該聚氨基甲酸酯發泡材料是將含有一個氨基甲酸酯官能團在聚合物主鏈上和至少兩個異氰酸基官能團的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物，含有一個可以和異氰酸基官能團反應的羥基官能團(-OH)的多元醇混合物進行混合，攪拌后倒入模具中，進行化學反應產生氣體而發泡成的一種化學發泡材料。
進一步地，為改善性能，在將氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物和多元醇混合物混合時加入泡沫穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、耐后劑、傳導劑、抗靜電劑、防沾粘劑、硅烷偶聯劑、防水解劑、顏料、填料、熱塑性樹脂、熱固性樹脂中的一種或幾種。
具體來說，所述多元醇混合物為至少兩個羥基官能團以上的多元醇混合物，在室溫下，該多元醇混合物處于液態或半固態。
所述多元醇混合物在25℃時的粘度范圍為3~15PS，該多元醇混合物是多元醇化合物和擴鏈劑在室溫下混合均勻而制備成的。具體來說，所述多元醇化合物是聚醚基的多元醇化合物、聚四亞甲基醚的多元醇化合物、聚酯基的多元醇化合物、聚己內酯基的多元醇化合物、聚碳酸酯基的多元醇化合物中的一種或幾種；所述擴鏈劑是水、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和乙二胺中的一種或幾種。
在聚氨基甲酸酯發泡材料的制備過程中，所述氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物和多元醇混合物混合的比例為每一份重量的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物要加入1.3~2.1份重量的多元醇混合物。
采用上述聚氨基甲酸酯發泡材料來生產足球（排球）的方法如下：
采用球面模具（可以為半球、三分之一球、四分之一或者八分之一球等）來制備聚氨基甲酸酯發泡材料，使得聚氨基甲酸酯發泡材料直接成型為所需形狀的球片，然后將兩個（采用半球狀球面模具時）或若干個球片熱壓粘合而制成球體，最后將球膽放入球體內并封口，即可完成足球（排球）的生產。由于聚氨基甲酸酯發泡材料的物理性能非常穩定，在環境狀態（壓力、溫度）變化大的情況下，物理性能并無大太變化，因此可以保證所生產的足球（排球）性能穩定，完全可以取代EVA發泡材料。另外，上述生產方法摒棄了原有的裁片、貼合TPU、裁切球片、縫制等工序，可以大大減少工時及損耗，降低成本，提高產品的市場競爭力。
本發明的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物在室溫下呈液態或半固態，非常容易儲存和加工，將其與特定的多元醇混合物混合、攪拌后即可制成物理性能非常穩定的聚氨基甲酸酯發泡材料，對生產線的要求極低；采用該聚氨基甲酸酯發泡材料來生產足球（排球）可以簡化流程、減少損耗和降低成本，提高生產效率，并使得足球（排球）的性能穩定，滿足多種環境下的使用要求，相比于傳統的EVA材料制成的足球具有更強的市場競爭力。
具體實施方式
下面通過對實施實例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。
實施例1：
氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物及其制備方法：
本實施例的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物包括一個在氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物主鏈上的氨基甲酸酯官能團和至少兩個異氰酸基官能團，在室溫下，氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物處于液態或半固態。
在25℃時，該氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物的粘度范圍為2~10PS，該氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物是多元醇化合物和異氰酸酯化合物在75~95℃的溫度下通過加成反應制備的，優選溫度為85℃。
在氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物的制備過程中，所述多元醇化合物和異氰酸酯化合物混合的比例為每一份重量的多元醇化合物要加入2.7~3.5份重量的異氰酸酯化合物，多元醇化合物和異氰酸酯化合物混合的優選比例為每一份重量的多元醇化合物要加入3份重量的異氰酸酯化合物。
具體來說，所述異氰酸酯化合物是甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、改性的二苯基甲烷二異氰酸酯、二環已基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、萘二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種；所述多元醇化合物是聚醚基的多元醇化合物、聚四亞甲基醚的多元醇化合物、聚酯基的多元醇化合物、聚己內酯基的多元醇化合物、聚碳酸酯基的多元醇化合物中的一種或幾種。上述異氰酸酯化合物及多元醇化合物所采用的各材料均可以單獨使用及兩種或者兩種以上混合使用。
聚氨基甲酸酯發泡材料及其制備方法：
本實施例的聚氨基甲酸酯發泡材料是利用兩液自動灌注機，將上述氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物，與含有一個可以和異氰酸基官能團反應的羥基官能團(-OH)的多元醇混合物進行混合，通過高速攪拌后倒入模具中，進行化學反應產生氣體而發泡成的一種化學發泡材料。
為改善性能，在將氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物和多元醇混合物混合時加入泡沫穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、耐后劑、傳導劑、抗靜電劑、防沾粘劑、硅烷偶聯劑、防水解劑、顏料、填料、熱塑性樹脂、熱固性樹脂中的一種或幾種。
具體來說，所述多元醇混合物為至少兩個羥基官能團以上的多元醇混合物，在室溫下，該多元醇混合物處于液態或半固態。
所述多元醇混合物在25℃時的粘度范圍為3~15PS，該多元醇混合物是多元醇化合物和擴鏈劑在室溫下混合均勻而制備成的。具體來說，所述多元醇化合物是聚醚基的多元醇化合物、聚四亞甲基醚的多元醇化合物、聚酯基的多元醇化合物、聚己內酯基的多元醇化合物、聚碳酸酯基的多元醇化合物中的一種或幾種；所述擴鏈劑是水、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇和乙二胺中的一種或幾種。上述多元醇化合物、擴鏈劑所采用的各材料均可以單獨使用及兩種或者兩種以上混合使用。
在聚氨基甲酸酯發泡材料的制備過程中，所述氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物和多元醇混合物混合的比例為每一份重量的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物要加入1.3~2.1份重量的多元醇混合物，氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物和多元醇混合物混合的優選比例為每一份重量的氨基甲酸酯二異氰酸酯預聚物要加入1.7份重量的多元醇混合物。
采用上述聚氨基甲酸酯發泡材料來生產足球（排球）的方法如下：
采用八分之一球面模具來制備聚氨基甲酸酯發泡材料，使得聚氨基甲酸酯發泡材料直接成型為所需形狀的球片（即球片呈八分之一球面形狀），球片的規格如下：密度：0.25~0.45 g/cm3，厚度：2~4mm。然后將八個球片熱壓粘合而制成球體，最后將球膽放入球體內并封口，即可完成足球（排球）的生產。由于聚氨基甲酸酯發泡材料的物理性能非常穩定，在環境狀態(壓力、溫度)變化大的情況下，物理性能并無大太變化，因此可以保證所生產的足球（排球）性能穩定，完全可以取代EVA發泡材料。另外，上述生產方法摒棄了原有的裁片、貼合TPU、裁切球片、縫制等工序，可以大大減少工時及損耗，降低成本，提高產品的市場競爭力。