一種發泡粒子的制備方法及其制備得到的發泡粒子和應用
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及高分子材料制備領域，更具體地，涉及一種發泡粒子的制備方法及其 制備得到的發泡粒子和該發泡粒子的應用。
【背景技術】
[0002] 聚合物發泡粒子是一種由可發性基體材料和氣體分子組成的氣/固兩相復合材 料。在這種兩相復合材料中，既可以是以氣泡為分散相，聚合物為連續相;也可以是氣泡與 聚合物均為連續相。分散在可發性基體材料中的氣泡可以顯著改變聚合物的形態、結構和 性能，從而使聚合物發泡粒子具有某些獨特的性能。它們在家庭日常用品、交通工具、絕緣 材料、包裝材料、電器、運動設施、電子產品和化學以及紡織等行業中廣泛應用，高性能的泡 沫塑料則在軍事、航空航天等尖端領域發揮重要作用。
[0003] 根據泡孔結構與形狀，聚合物發泡粒子可分為以下三種:①閉孔聚合物發泡粒子； ②開孔聚合物發泡粒子;③網狀發泡粒子。聚合物發泡粒子的泡孔結構與形狀由最終發泡 粒子的密度以及發泡粒子形成與穩定過程中微孔結構所受外部作用力的大小而決定。
[0004] 聚合物發泡粒子品種眾多，對于塑料，大多數熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工 成聚合物發泡粒子。例如，以聚氨酯類熱塑性彈性體作為基體材料進行發泡，制備熱塑性聚 氨酯發泡粒子，一方面可以成倍地降低材料的成本，另一方面，由于這種發泡粒子密度小， 良好的回彈性，使其在很多領域，特別是在制鞋領域有著廣泛的應用前景。因此，關于熱塑 性聚氨酯發泡粒子及其發泡方法的研究已經成為熱點。
[0005] 目前，發泡粒子的制備方法主要有以下三種： 方法一，預先制備發泡粒子或者可發泡粒子，外包覆一層聚氨酯基體材料，形成外面帶 有封閉殼，內部含有發泡粒子的方法。這個方法的提出者以德國的巴斯夫為主，并以工業化 生產進入應用領域，如CN200880002361.2中所公開的方法。
[0006] 方法二，采用市售的熱塑性聚氨酯彈性體，配以發泡劑成核劑等組分，在可發泡的 擠出機進行擠出，采用拉條切粒和模面水下切的方式生產。
[0007] 方法三，采用市售的熱塑性聚氨酯彈性體，配以發泡劑、泡孔穩定劑等其他成份擠 出造粒，然后將此材料和發泡劑及其他成份在一定溫度下一起放在封閉的耐壓容器中，一 段時間后將容器內的混合物釋放至空氣中發泡來實現，如CN 201410054599.7中所公開的 方法。
[0008] 以上三個方法中，第一個方法雖然是目前唯一已經進入成熟工業化生產的的方 法，但是生產中要配合若干種其他的材料就以配合，工藝復雜，成本高，且為獨家掌握擁有， 極易在市場中形成壟斷局面，不利于該材料的生產、應用和推廣。
[0009] 第二個方法理論上可行，但是實際生產中終端產品對工藝要求極為苛刻，很難控 制生產質量穩定的發泡粒子，至今只停留在紙面，并無實際的工業化應用； 第三個方法雖然優于第二個方法，但是在生產中涉及到高溫高壓，在實際生產中為生 產安全買下了隱患，況且為間歇式的生產，產量受到影響，所以也有待于提高。
[0010] 所以繼續進行相關的研究和探討，開發出更加簡單、易操作、規模化生產以熱塑性 聚氨酯彈性體為基體的發泡粒子的方法，為該材料大規模的生產、應用具有重大的意義。
【發明內容】
[0011] 本發明要解決的技術問題是克服發泡粒子制備方法的缺陷和技術不足，提供一種 發泡粒子的制備方法。該制備方法加工工藝簡單，在室溫常壓下，能廣泛用于TPU、EVA、TPR、 TPE、SBS等可發性基體材料的發泡。
[0012] 本發明同時提供一種由所述制備方法制備得到的熱塑性聚氨酯發泡粒子。
[0013] 本發明同時提供上述熱塑性聚氨酯發泡粒子的應用。
[0014] 本發明的上述目的通過如下技術方案予以實現： 一種發泡粒子的制備方法，包括如下步驟： 51. 將微波敏化劑按質量比0.01~2 :92.5~98埋入可發性基體材料中，得到預處理顆 粒； 52. 將步驟S1.得到的預處理顆粒與發泡劑混合，置于密閉容器內，靜置讓發泡劑充分 滲透到預處理顆粒內部，得到發泡預發體； 53. 對步驟S2.得到的發泡預發體進行微波加熱，同時對發泡預發體進行表面降溫防粘 處理，發泡，得到所述發泡粒子； 其中，步驟S1.所述可發性基體材料為TPU、EVA、TPR、TPE、SBS中任意一種； 步驟S2，在混合預處理顆粒與發泡劑時，可選地加入或不加入發泡促滲劑。
[0015] 微波加熱發泡相較于其他發泡方式在對設備的要求及生產的安全性上，有明顯的 優勢，但其的使用受到限制。如在材料發泡過程中，由于有些可發性基體材料不具備微波熱 效應，微波加熱不能得到發泡產品；而其他可發性基體材料雖然含有極性基團，可用微波加 熱，但是材料被微波加熱時，容易發粘的情況，尤其是熔點或軟化點溫度較低的材料，在微 波加熱時，會整體熔化，進而粘成一團，也不能得到合格的發泡產品。這些都因素都制約了 微波加熱發泡法在發泡粒子中的應用。發明人構思了一種新的微波發泡方法，具體是將微 波敏化劑埋入可發性基體材料中，在微波加熱發泡時，微波敏化劑能在材料內部形成網狀 的有效的熱點，讓材料內部的溫度以這些熱點為中心在短時間內升高到足以使發泡劑汽化 的溫度。這種方法既克服了現有的微波加熱法難以適用于不具備微波熱效應的可發性基體 材料上，又克服了具有微波熱效應的可發性基體材料在微波加熱過程中容易發粘的問題。
[0016] 本發明中，所述的發泡劑可以是本領域制備上述材料如TPU、EVA、TPR、TPE、SBS等 的發泡材料時所用到的常規發泡劑。
[0017] 進一步地，在材料發泡過程中，現有技術均采用將發泡劑及其他助劑與可發性基 體材料直接混合，并在高溫高壓條件下，將混合物釋放至空氣中發泡來實現，這對發泡工藝 要求高，能耗大，且安全隱患重，最重要的是高溫高壓條件會使可發性基體材料表面熔化， 從而使得發泡粒子發泡不均勻，存在缺陷，甚至相互粘連，影響其應用性能。采用本發明所 述的方法，優選采用低沸點的小分子物質(低于基體材料熔點或者軟化點30°C的小分子物 質)作為發泡劑，結合微波加熱技術可以在室溫常壓下將其與可發性基體材料混合，通過使 發泡劑充分滲透至顆粒內部，實現很好的發泡。
[0018] 本發明中，所述發泡劑是一些氣化速度快、膨脹壓力高的物質，其分子結構可能與 基體材料接近，也可以與基體材料結構相差甚遠。當發泡劑進入基體材料內部后，容易被加 熱氣化膨脹，完成發泡的效果。由于其可能具有與基體材料差異較大的分子結構，因此使用 某些發泡劑時，可能較難滲透進基體材料的內部，此時，可以配合發泡促滲劑使其更容易地 進入基體材料的內部。
[0019] 本發明中，所述發泡促滲劑是一些分子結構與基體材料的部分結構相似的物質， 根據相似相容原理，其可以很容易滲透到材料基體內部，為發泡劑進入基體材料內部打通 通道。
[0020] 預埋微波敏化劑和讓發泡劑滲透到材料的內部，這兩步是后續成功發泡的前提。 [0021 ]發泡時，材料內部在微波敏化劑的微波效應下溫度迅速升高，內部的發泡劑快速 汽化，體積膨脹，得到發泡制品。將發泡預發體浸漬在防粘氣氛中，是為了讓材料內部溫度 快速升高的同時，而材料表面不至于粘合。
[0022] 本發明所述的發泡粒子制備方法可廣泛用于各種可發性基體材料的發泡，尤其是 彈性體的發泡，只要可發性基體材料處于粘彈態時，具有足夠的強