CN104672788A - 一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法，该材料以热塑性聚酯弹性体为原料，向其中加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂，微胶囊发泡剂或化学发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的1wt％～3wt％，通过电子束辐照交联或者化学交联剂进行改性，制备得到微交联改性聚酯弹性体微发泡材料。与现有技术相比，本发明使得聚酯弹性体微发泡材料保留其优异的回弹性能、环境适应性能和回收再加工性能的同时，能够提供一种压缩变形小、耐疲劳性能好、动静刚度比小的减震材料，并应用于轨道垫板的制备。

Description

一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子微交联改性材料，尤其是涉及一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法。
背景技术
随着现代高速铁路的迅猛发展，列车高速运行对高速铁路的减震性能提出了更高的要求。原有的橡胶减震垫片已经难以满足轨道减震以及环保的需求，热塑性聚酯弹性体TPEE凭借其优异的耐高低温性能、高弹性模量和良好的回收再加工性能，逐渐成为替代橡胶减震产品的重要材料。
现有技术中，中国专利CN101073914公开了“聚酯弹性体微发泡板的生产方法”，该专利特点是通过微胶囊发泡剂挤出发泡聚酯弹性体板材，并应用于轨道交通垫板。该专利所述方案仅仅简单提出制备发泡板材的方案，依照方案制备的减震板材虽然有很高的强度，但是其抗压缩永久变形能力差、动静刚度比较大，容易发生性能失效。中国专利CN101618593B公开了“一种热塑性弹性体发泡垫板的制备方法及制品”，该专利特点是通过在热塑性聚酯弹性体(TPEE)中添加热塑性聚氨酯弹性体(TPU)来改善其静刚度不足的缺点，但是由于热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的耐热湿热环境能力差，一定程度上削弱了TPEE发泡垫板的综合性能。
由此可见，仅仅通过聚酯弹性体发泡成型或者采用高分子合金共混发泡等技术无法制备具有回弹性好、耐疲劳性能强等综合性能优异且环保可回收高速铁路轨道垫板。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料及其制备方法，使得聚酯弹性微发泡材料保留其优异的回弹性能、环境适应性能和回收再加工性能的同时，能够提供一种压缩变形小、耐疲劳性能好、动静刚度比小的减震材料，并应用于轨道垫板的制备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，以热塑性聚酯弹性体为原料，向其中加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂，微胶囊发泡剂或化学发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的1wt％～3wt％。
优选地，还可以加入异氰酸酯类化合物作为化学交联剂，化学交联剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的0.06mol％～0.8mol％。
更加优选地，异氰酸酯类化合物选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯或有机硅二异氰酸酯中的一种或几种。
优选地，热塑性聚酯弹性体为硬度邵氏25D～40D的TPEE材料。
优选地，微胶囊发泡剂为碳氢、氟碳化合物类发泡剂。
更加优选地，微胶囊发泡剂为丙烷、丙烯、二氯二氟甲烷等。
优选地，化学发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC)、碳酸氢钠、柠檬酸等。
优选地，还可以加入稳泡剂、润滑剂、紫外线吸收剂、炭黑、碳酸钙或其它无机填料的一种或多种作为添加剂，添加剂的加入量为聚酯弹性体用量的2wt％～8wt％。
微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，采用电子束辐照交联进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂进行螺杆挤出，挤出成型后控制辐照交联的剂量为5～40KGy，经辐照交联处理制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，采用化学交联剂进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，添加异氰酸酯类化合物作为化学交联剂，加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂进行螺杆挤出，成型制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
优选地，螺杆挤出时螺杆温度为150～190℃，挤出速度为15～35r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、热塑性聚酯弹性体通过添加异氰酸酯类化合物作为交联剂，经过反应挤出过程，热塑性聚酯聚合物分子量增大并形成微交联结构，使得聚酯聚合物的高分子结晶硬链段受力时不易发生滑移，减少分子键的内耗，从而在不完全改变其热塑性加工性能的基础上，增强耐疲劳性能，减小动静刚度比和压缩变形。
2、通过增加聚酯聚合物分子量和形成少量交联结构，聚酯聚合物粘流态的温度敏感性减小，熔体强度增加，使得发泡微孔结构不易破裂损坏，为微发泡反应挤出工艺提供了更好的加工成型特性。
3、辐照交联使得反应挤出工艺更加简化，通过在一定高能量电子束轰击下形成少量自由基，由于自由基不稳定，相互之间重新组合后形成微交联分子结构，从而增强其耐疲劳性能，减小动静刚度比，减小压缩变形。。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
实施例1
该改性热塑性聚酯弹性体发泡板材制备的具体步骤如下：
将1份热塑性聚酯弹性体邵D25TPEE原料放入100℃烘箱中干燥4h，取0.12份二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)用适量的丙酮溶解作为化学交联剂，将微胶囊发泡剂丙烷与原料和交联剂混合均匀，微胶囊发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的1wt％。将其加入螺杆温度170℃、螺杆转速10r/min的单螺杆挤出机中挤出，经三辊压光机压延成片。按照GB/T 10653-2001测定热塑性聚酯弹性体压缩永久变形，压缩永久变形量为11.3％。按照GB/T 6343-1995测其表观密度为0.56g/cm3。
实施例2
该改性热塑性聚酯弹性体发泡板材制备的具体步骤如下：
将1份热塑性聚酯弹性体邵D25TPEE原料放入100℃烘箱中干燥4h，取0.2份二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)用适量的丙酮溶解作为化学交联剂，将微胶囊发泡剂丙烯与原料和化学交联剂混合均匀，微胶囊发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的2wt％。将其加入螺杆温度180℃、螺杆转速25r/min的单螺杆挤出机中挤出，经三辊压光机压延成片。按照GB/T 10653-2001测定热塑性聚酯弹性体压缩永久变形，压缩永久变形量为10.6％。按照GB/T 6343-1995测其表观密度为0.58g/cm3。
实施例3
该改性热塑性聚酯弹性体发泡泡板材制备的具体步骤如下：
将1份热塑性聚酯弹性体邵D25TPEE原料放入100℃烘箱中干燥4h，取0.5份有机硅二异氰酸酯用适量的丙酮溶解作为化学交联剂，将微胶囊发泡剂丙烯与原料和化学交联剂混合均匀，微胶囊发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的2wt％。将其加入螺杆温度175℃、螺杆转速20r/min的单螺杆挤出机中挤出，经三辊压光机压延成片。按照GB/T 10653-2001测定热塑性聚酯弹性体压缩永久变形，压缩永久变形量为9.8％。按照GB/T 6343-1995测其表观密度为0.61g/cm3。
实施例4
该改性热塑性聚酯弹性体发泡泡板材制备的具体步骤如下：
将1份热塑性聚酯弹性体邵D25TPEE原料放入100℃烘箱中干燥4h，将微胶囊发泡剂二氯二氟甲烷与原料和微胶囊发泡剂混合均匀，微胶囊发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的3wt％。将其加入螺杆温度175℃、螺杆转速20r/min的单螺杆挤出机中挤出，经三辊压光机压延成片，采用剂量为20KGy的电子束辐照聚酯弹性体垫板。按照GB/T 10653-2001测定热塑性聚酯弹性体压缩永久变形，压缩永久变形量为8.6％。
实施例5
一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，以热塑性聚酯弹性体为原料，本实施例中采用硬度邵氏25D的TPEE材料，向其中加入微胶囊发泡剂丙烷，加入量为热塑性聚酯弹性体用量的1wt％。
采用电子束辐照交联进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，加入微胶囊发泡剂进行螺杆挤出，螺杆挤出时螺杆温度为150℃，挤出速度为15r/min。挤出成型后控制辐照交联的剂量为5KGy，经辐照交联处理制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
实施例6
一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，以热塑性聚酯弹性体为原料，本实施例中采用硬度邵氏30D的TPEE材料，向其中加入化学发泡剂偶氮二甲酰胺，加入量为热塑性聚酯弹性体用量的3wt％，另外还可以向其中加入稳泡剂、润滑剂、紫外线吸收剂、炭黑、碳酸钙或其它无机填料的一种或多种作为添加剂，添加剂的加入量为聚酯弹性体用量的2wt％。
采用电子束辐照交联进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，加入化学发泡剂以及添加剂进行螺杆挤出，螺杆挤出时螺杆温度为180℃，挤出速度为20r/min。挤出成型后控制辐照交联的剂量为10KGy，经辐照交联处理制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
实施例7
一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，以热塑性聚酯弹性体为原料，本实施例中采用硬度邵氏30D的TPEE材料，向其中加入微胶囊发泡剂二氯二氟甲烷，加入量为热塑性聚酯弹性体用量的2wt％，另外还加入二苯基甲烷二异氰酸酯作为化学交联剂，化学交联剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的0.06mol％。
微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，采用化学交联剂进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，添加二苯基甲烷二异氰酸酯作为化学交联剂，加入微胶囊发泡剂进行螺杆挤出，螺杆挤出时螺杆温度为170℃，挤出速度为30r/min，成型制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
实施例8
一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，以热塑性聚酯弹性体为原料，本实施例中采用硬度邵氏40D的TPEE材料，向其中加入化学发泡剂偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠，加入量为热塑性聚酯弹性体用量的2wt％和0.05wt％，另外还加入二环乙基甲烷二异氰酸酯作为化学交联剂，化学交联剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的0.8mol％。除此之外，还可以加入稳泡剂、润滑剂、紫外线吸收剂、炭黑、碳酸钙或其它无机填料的一种或多种作为添加剂，添加剂的加入量为聚酯弹性体用量的8wt％。
微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，采用化学交联剂进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，添加二环乙基甲烷二异氰酸酯作为化学交联剂，加入化学发泡剂以及添加剂进行螺杆挤出，螺杆挤出时螺杆温度为190℃，挤出速度为35r/min，成型制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。

Claims (10)

1.一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，该材料以热塑性聚酯弹性体为原料，向其中加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂，微胶囊发泡剂或化学发泡剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的1wt％～3wt％。
2.根据权利要求1所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，还加入异氰酸酯类化合物作为化学交联剂，化学交联剂的加入量为热塑性聚酯弹性体用量的0.06mol％～0.8mol％。
3.根据权利要求1或2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，所述的热塑性聚酯弹性体为硬度邵氏25D～40D的TPEE材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，所述的微胶囊发泡剂为碳氢或氟碳化合物类发泡剂，包括丙烷、丙烯或二氯二氟甲烷。
5.根据权利要求1或2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠或柠檬酸。
6.根据权利要求2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，所述的异氰酸酯类化合物选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯或有机硅二异氰酸酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料，其特征在于，还加入稳泡剂、润滑剂、紫外线吸收剂、炭黑、碳酸钙或其它无机填料的一种或多种作为添加剂，添加剂的加入量为聚酯弹性体用量的2wt％～8wt％。
8.如权利要求1所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，其特征在于，采用电子束辐照交联进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂进行螺杆挤出，挤出成型后控制辐照交联的剂量为5～40KGy，经辐照交联处理制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
9.如权利要求2所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，其特征在于，采用化学交联剂进行改性，以热塑性聚酯弹性体为原料，添加异氰酸酯类化合物作为化学交联剂，加入微胶囊发泡剂或化学发泡剂进行螺杆挤出，成型制备微交联聚酯弹性体微发泡材料。
10.根据权利要求8或9所述的一种微交联改性聚酯弹性体微发泡材料的制备方法，其特征在于，螺杆挤出时螺杆温度为150～190℃，挤出速度为15～35r/min。
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