本發明涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，尤其涉及一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，屬于輕量化材料領域。
背景技術：
聚合物發泡材料是以聚合物為基體材料，通過物理或化學方法使聚合物基體內部產生大量的泡孔結構。由于發泡材料獨特的泡孔結構賦予了其一系列優良的性能，如密度低、隔熱隔音、比強度高、緩沖等，因此在包裝業、工業、農業、交通運輸業、軍事工業、航天工業以及日用品等領域具有廣泛的應用。常用的泡沫材料種類有聚氨酯(PU)軟質和硬質泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料、聚乙烯(PE)泡沫塑料、聚丙烯(PP)泡沫塑料、發泡乙烯-醋酸乙烯(EVA)等。聚氨酯泡沫塑料在發泡過程中容易殘留異氰酸酯，對人體有害，并且發泡材料無法回收利用。聚苯乙烯泡沫塑料產品降解困難，易產生“白色污染”問題，聯合國環境組織已決定停止使用PS泡沫塑料產品。聚乙烯泡沫塑料耐高溫性能較差，不適合在高溫領域內應用，發泡EVA采用模壓發泡工藝加工，此種工藝設備已經相當成熟，但發泡EVA長時間使用過程中彈性損失嚴重，并且制備過程中不環保。
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料具有較寬泛的硬度范圍，優異的耐磨性、機械強度、耐水、耐油、耐化學腐蝕、耐霉菌，對環境友好，可回收利用等優點。膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子在保留熱塑性聚氨酯基體優異的性能之外，同時具有優異的回彈性，形狀多樣性，低密度，可以在較寬的溫度范圍內使用。基于上述優點，TPU發泡材料在許多工業領域(汽車工業、包裝材料)以及日常生活領域(鞋材、枕頭、床墊)具有非常廣泛的應用前景。
CN103371564A公開了采用膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子(E-TPU)材料生產中底和鞋內底制品的方法，其采用水蒸氣模塑設備加工，在特殊設計的模具中，通過水蒸氣將發泡熱塑性聚氨酯粒子燒結成型，但是此種生產設備工藝復雜，設備成本高，模具設計復雜，成品率低，嚴重限制了此材料的推廣與應用。因而開發一種適用于通用模發泡設備的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體材料以及制備方法成為許多公司和研究機構的目標。
技術實現要素：
本發明針對現有膨脹型熱塑性聚氨酯加工成型方法上存在的不足，提供一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)附著粘結劑：使膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子的表面附著粘結劑；
2)固化成型：步驟1)中所得產品加入到成型模具中后置于硫化機內模壓固化成型；
3)冷卻定型：將步驟2)中成型后的成型模具冷卻，即得。
進一步，步驟1)中所述的粘結劑為熔點處于40-200℃的可熱熔樹脂，其形態為粉體、液體中的一種。
進一步，步驟1)中所述的粘結劑為熱塑性聚氨酯彈性體、丙烯酸酯、環氧樹脂、單組份聚氨酯、雙組份聚氨酯、水性聚氨酯中的一種。
進一步，所述粉體形態的可熱熔樹脂的粒徑為30-5000目，優選50-3000目，特別優選300-2500目；所述液體形態的可熱熔樹脂其有效固含量為5-100wt％，優選10-80％，特別優選20-50％。
進一步，步驟1)中所述的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子的密度為0.001-0.6g/cm3，優選0.05-0.3g/cm3,特別優選0.15-0.25g/cm3，其根據ASTM-D792測試得到。
進一步，步驟1)中于膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子的表面附著粘結劑的方法為靜電吸附、噴涂、干混中的一種，可以采用簡單混合器如轉鼓式混合器或高混機中進行機械混合或在塑料容器中手動進行混合，得到表面附著粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子。
進一步，步驟1)中所述的粘結劑與膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子的質量比為1:1到1：10000。
進一步，步驟2)中硫化機的硫化溫度為40-200℃，硫化壓力為0.01-1MPa，硫化時間為1-30分鐘。
進一步，步驟3)中冷卻的溫度為10-40℃，冷卻時間為1-20min。
本發明的方法采用通用成熟的模壓發泡工藝設備，通過調整粘結劑與膨脹熱塑性聚氨酯粒子的混合比例以及固化溫度，在保留膨脹熱塑性聚氨酯粒子優異彈性的前提下，通過粘結劑的固化作用使發泡熱塑性聚氨酯粒子相互粘結在一起，使得所制備的制品具有優異的回彈性，耐曲折和壓縮變形等性能，從而避免了水蒸氣模塑成型工藝中由于水蒸氣加熱不均勻導致膨脹熱塑性聚氨酯粒子之間粘結不牢等缺陷問題。
本發明的有益效果是：
1)通過在膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子表面預先附著粘結劑的方式，可以減少粘結劑添加的比例，最大程度地利用膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子的特性；
2)通過控制固化溫度，使粘結劑固化膨脹型熱塑性聚氨酯粒子成型，無需通過高壓高溫水蒸氣介質熔接膨脹型熱塑性聚氨酯粒子，避免了高成本的水蒸氣模塑成型設備的投資與相應模具和設備的研發，無需進行設備再投資與改造，生產工藝簡單，生產成本低；便于控制，工藝成熟，成品率高；
3)本發明的方法所制備的制品具有優異彈性，拉伸強度，抗曲折彎曲性能，是目前通過水蒸氣模塑成型工藝制備的膨脹型熱塑性聚氨酯制品材料無法比擬的。
具體實施方式
以下結合實例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
實施例1：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用靜電吸附方式將1重量份的熱塑性聚氨酯粉末( H306)涂覆在1重量份的膨脹熱塑性聚氨酯粒子表面，其中熱塑性聚氨酯粉末的熔點為80-100℃，粒徑為30目；發泡熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.6g/cm3,外觀為白色，形狀為橢圓形；
(2)稱取100g上述表面附著粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為100℃，硫化壓力為0.01Mpa,硫化時間為2分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為10℃，冷卻時間為1分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
實施例2：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用噴涂工藝將1重量份的丙烯酸酯膠(TA-868)涂覆在10000重量份的膨脹熱塑性聚氨酯粒子表面，其中丙烯酸酯膠溶液中丙烯酸酯的固含量為5％；發泡熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.25g/cm3,外觀為熒光黃，形狀為圓柱形；
(2)稱取100g上述表面涂覆粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為200℃，硫化壓力為1Mpa,硫化時間為30分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為40℃，冷卻時間為20分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
實施例3：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用干混工藝將1重量份的環氧樹脂膠(2011)涂覆在500重量份的膨脹型熱塑性聚氨酯粒子表面，其中所使用的環氧樹脂膠的有效固含量為100％，粒徑為5000目，膨脹型熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.3g/cm3,外觀為寶石藍，形狀為圓柱形；
(2)稱取100g上述表面附著粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為150℃，硫化壓力為0.5Mpa,硫化時間為10分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為20℃，冷卻時間為5分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
實施例4：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用噴涂工藝將1重量份的單組份聚氨酯膠(6091)涂覆在100重量份的膨脹型熱塑性聚氨酯粒子表面，其中所使用的單組份聚氨酯膠液體的有效固含量為80％，膨脹型熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.05g/cm3,外觀為熒光黃，形狀為圓柱形；
(2)稱取100g上述表面涂覆粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為60℃，硫化壓力為1Mpa,硫化時間為5分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為30℃，冷卻時間為5分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
實施例5：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用噴涂工藝將1重量份的雙組份聚氨酯膠(8103)涂覆在800重量份的膨脹型熱塑性聚氨酯粒子表面，其中雙組份聚氨酯膠液體的有效固含量為50％，膨脹熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.15g/cm3,外觀為桃紅，形狀為圓形；
(2)稱取100g上述表面涂覆粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為70℃，硫化壓力為0.8Mpa,硫化時間為10分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為25℃，冷卻時間為10分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
實施例6：
一種膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的制備方法，包括如下步驟：
(1)采用噴涂工藝將1重量份的水性聚氨酯( PLR8878)涂覆在1000重量份的膨脹型熱塑性聚氨酯粒子表面，其中水性聚氨酯乳液的有效固含量為20％，膨脹熱塑性聚氨酯粒子的密度為0.25g/cm3,外觀為桃紅，形狀為圓形；
(2)稱取100g上述表面涂覆粘結劑的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體粒子并裝填到制品模具中；
(3)將步驟(2)的制品模具置于平板硫化機中進行模壓固化成型，平板硫化機的硫化溫度為70℃，硫化壓力為0.8Mpa,硫化時間為10分鐘；
(4)將上述步驟(3)的制品模具采用冷卻水冷卻，冷卻溫度為25℃，冷卻時間為10分鐘，得到最終的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品。
為了驗證本發明所得的膨脹型熱塑性聚氨酯彈性體制品的性能，我們將實施例1-6所得的產品與水蒸汽模塑制品進行了如下測試，具體測試結果數據如表1所示：
表1：實施例1-6所得產品與水蒸汽模塑制品的性能測試數據
其中，拉伸強度的測試標準為ISO179：2008；落球回彈的測試標準為ISO830：2007；耐曲折的測試標準為ASTM D1052(10萬次)；壓縮變形的測試標準為SATRA TM64。
由表1中的數據可以看出，本發明所制備的產品在拉伸強度，落球回彈性，耐曲折和壓縮變形方面都優于市場同類產品。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。