CN108285634A - Tpu发泡材料、其制备方法及tpu合成革 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种TPU发泡材料、其制备方法及TPU合成革。按重量份计，该TPU发泡材料的原料包括100份的TPU，0.1～5份的润滑剂，2～8份的发泡剂以及10～30份的塑化助剂。通过将TPU与特定重量份的润滑剂、发泡剂以及塑化助剂协同配合，使得该原料混合物通过发泡能够获得与同样配方的PVC合成革相类似的手感，从而提高了此类TPU发泡材料在家装和车用装饰材料方面的应用价值。

Description

TPU发泡材料、其制备方法及TPU合成革
技术领域
本发明涉及家装材料领域，具体而言，涉及一种TPU发泡材料、其制备方法及TPU合成革。
背景技术
TPU为热塑性聚氨酯，有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽(40A-85D)、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具和装饰材料领域得以广泛应用。无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多的环保要求。
但目前市场上TPU合成革在家装或车用市场，由于其手感较硬，目前很难获得与PVC同样手感的TPU合成革。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种TPU发泡材料、其制备方法及TPU合成革，以解决现有技术中TPU合成革手感较硬的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种TPU发泡材料，按重量份计，该TPU发泡材料的原料包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂，2～8份的发泡剂以及10～30份的塑化助剂。
进一步地，按重量份计，TPU发泡材料的原料包括：100份的TPU，0.2～2份的润滑剂，2～6份的发泡剂以及10～25份的塑化助剂；优选地，TPU的硬度为60A～45D。
进一步地，润滑剂为金属皂类润滑剂；更优选润滑剂为硬脂酸镉。
进一步地，发泡剂为AC发泡剂。
进一步地，塑化助剂为ACR。
进一步地，按重量份计，TPU发泡材料的原料还包括1～5份的发泡促进剂，优选包括1～2份的发泡促进剂。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种TPU发泡材料的制备方法，该制备方法包括：将上述任一种发泡材料的原料经压延成型得到TPU膜前体；以及对TPU膜前体在130～230℃进行发泡，得到TPU发泡材料。进一步地，将TPU膜前体置于发泡炉中进行发泡，且发泡炉分四段温度控制，其中，按照TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135±10℃、200±10℃、220±10℃以及180±10℃，总发泡时间为1～2min，得到TPU发泡材料。
根据本发明的一个方面，提供了一种TPU合成革，该TPU合成革包括依次叠置的基布、TPU发泡层以及TPU面层，TPU发泡层采用上述任一种发泡材料制成。
进一步地，按重量份计，TPU面层的原料包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂以及5～20份的塑化助剂；优选地，按重量份计，TPU面层的原料包括：100份的TPU，0.3～2份的润滑剂以及6～18份的塑化助剂；更优选地，润滑剂为金属皂类润滑剂；塑化助剂为ACR；优选地，TPU的硬度为60A～45D。
应用本发明的技术方案，通过将TPU与特定重量份的润滑剂、发泡剂以及塑化助剂协同配合，使得该原料混合物通过发泡能够获得与同样配方的PVC合成革相类似的手感，从而提高了此类TPU发泡材料在家装和车用装饰材料方面的应用价值。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所提到的，TPU拉伸性能优良、耐磨性好，但纯TPU较PVC手感较硬，在应用于家装或车用合成革时，普遍存在手感偏硬的缺陷。为了改善这一缺陷，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种TPU发泡材料，该TPU发泡材料的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂，2～8份的发泡剂以及10～30份的塑化助剂。
本申请的上述TPU发泡材料中，通过将TPU与特定重量份的润滑剂、发泡剂以及塑化助剂协同配合，使得该原料混合物通过发泡能够获得与同样配方的PVC合成革相类似的手感，从而提高了此类TPU发泡材料在家装和车用装饰材料方面的应用价值。
上述TPU发泡材料中，将润滑剂、发泡剂和塑化助剂控制在上述重量份范围内，能够协同改善TPU的发泡性能，使其手感相对较软，提高在家装和车用合成革方面的应用价值。为了进一步优化上述原料之间的协同配合作用，在本申请一种优选的实施例中，TPU发泡材料的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.2～3份的润滑剂，2～6份的发泡剂以及15～25份的塑化助剂；优选地，TPU的硬度为60A～45D，更优选为60A～75A。
上述优选的实施例中，将润滑剂、发泡剂和塑化助剂的用量控制在上述更优的范围内，能够进一步提高三者之间的协同作用，进而提高TPU的发泡性能。在一种更优选的实施例中，上述TPU发泡材料的原料，按重量份计，包括100份的TPU，0.4～1份的润滑剂，2.5～4.5份的发泡剂以及15～25份的塑化助剂。该最优实施例中的TPU发泡材料的手感最佳。
由于不同来源的TPU原料性能有所差异，为了进一步提高不同来源的TPU发泡后都能获得相对较优的手感，优选在实际生产加工过程中，对每一来源的TPU的各方面性能进行检测。本申请经过无数次的试验发现，当TPU的硬度为60A～45D，更优选为60A～75A时，所发泡得到的TPU发泡材料的手感较柔软，且相对稳定。
上述TPU发泡材料中，润滑剂的作用除了能与TPU很好地相容，在加工过程中起到内润滑的作用外，还可以对TPU起到稳定作用，防止在塑化或发泡过程中TPU分解。在本申请一种优选的实施例中，润滑剂为金属皂类润滑剂。此种润滑剂具有润滑的作用。对于某种金属的皂化物，所结合的脂肪酸碳链越长，其润滑性越好。常用的有硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铅等。本申请中更优选润滑剂为硬脂酸镉。将金属皂类润滑剂应用于TPU发泡材料中，不仅起到润滑作用，同样起到稳定TPU的作用，而且，其与塑化助剂之间通过协同作用，提高了TPU熔体的强度，扩增了TPU加工的温度范围，从而使得TPU发泡性能更易于调控。
上述TPU发泡材料中，发泡剂采用现有PVC发泡常用的发泡剂即可。在本申请一种优选的实施例中，发泡剂为AC发泡剂。
在上述TPU发泡材料中，塑化助剂的主要作用是增强熔体强度，此外还可以起到缩短塑化时间，扩大加工适用温度范围的作用，因而任何具有上述功能的塑化助剂均适用于本申请。在本申请一种优选的实施例中，塑化助剂为ACR。
在上述发泡材料的基础上，为了进一步促进发泡剂的发泡性能，在本申请一种优选的实施例中，TPU发泡材料的原料，按重量份计，还包括1～5份发泡促进剂，优选包括1～2份发泡促进剂。优选为AC发泡剂的发泡促进剂，比如硬脂酸锌，作为发泡助剂能够降低发泡剂的分解温度。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种TPU发泡材料的制备方法，该制备方法包括：将上述任一种发泡材料的原料经压延成型得到TPU膜前体；以及对TPU膜前体在130～230℃进行发泡，得到TPU发泡材料。通过采用本申请的上述原料经上述发泡温度进行发泡所获得的TPU发泡材料具有手感与同样配方的PVC相当的手感。
上述发泡材料可以在上述发泡温度范围内进行合理调整。在本申请一种优选的实施例中，将TPU膜前体置于发泡炉中进行发泡，且发泡炉分四段温度控制，其中，按照TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135±10℃、200±10℃、220±10℃以及180±10℃，发泡1～2min，得到TPU发泡材料。
上述优选实施例中，将第二温度段的发泡温度控制200±10℃的范围内，发泡所得泡孔细密、均匀，手感柔软。
在本申请第三个典型的实施方式中，提供了一种TPU合成革，该TPU合成革包括依次设置的基布、TPU发泡层以及TPU面层，TPU发泡层采用上述任一种发泡材料制成。采用本申请的上述TPU发泡层所制备的TPU合成革，手感柔软，实际应用价值较同样配方的PVC合成革的应用价值更高。
上述TPU合成革中，TPU面层的具体原料不限。在本申请一种优选的实施例中，TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂以及5～20份的塑化助剂；优选地，TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.3～2份的润滑剂以及6～18份的塑化助剂；更优选地，润滑剂为金属皂类润滑剂，进一步优选润滑剂为硬脂酸镉；塑化助剂为ACR。优选地，TPU的硬度为60A～45D，更优选为60A～75A。上述原料的作用与前述所提及的作用相同，此处不再赘述。采用上述含量配比所制备的TPU面层具有更优异的拉伸性能和耐磨性能。
下面将结合具体的实施例进一步说明本申请的有益效果。需要说明的是，下列实施例中所用原料均为市售产品。
实施例1
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂，2份的发泡剂以及10份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂以及5份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为60A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在110℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
将上述TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为125℃、190℃、210℃以及170℃，发泡2min，得到TPU合成革。
实施例2
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂，8份的发泡剂以及30份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂以及20份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为45D；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在135℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在118℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
将上述TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为145℃、210℃、230℃以及180℃，发泡1min，得到TPU合成革。
实施例3
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，3份的润滑剂，6份的发泡剂以及25份的塑化助剂；
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，2份的润滑剂以及18份的塑化助剂；
其中，TPU的硬度为65A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在115℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在122℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135℃、200℃、220℃以及180℃，发泡1.5min，得到TPU合成革。
实施例4
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.2份的润滑剂，2份的发泡剂以及15份的塑化助剂；
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.3份的润滑剂以及6份的塑化助剂；
其中，TPU的硬度为75A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在118℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在125℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135℃、200℃、220℃以及180℃，发泡2min，得到TPU合成革。
实施例5
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.2份的润滑剂，2份的发泡剂、1份发泡促进剂硬脂酸锌以及15份的塑化助剂；
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.3份的润滑剂以及6份的塑化助剂；
其中，TPU的硬度为75A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在118℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135℃、200℃、220℃以及180℃，发泡2min，得到TPU合成革。
实施例6
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.2份的润滑剂，2份的发泡剂、5份发泡促进剂硬脂酸锌以及15份的塑化助剂；
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.3份的润滑剂以及6份的塑化助剂；
其中，TPU的硬度为75A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在118℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135℃、200℃、220℃以及180℃，发泡2min，得到TPU合成革。
实施例7
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂，8份的发泡剂以及30份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂以及20份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为45D；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在135℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在118℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为150℃、230℃、230℃以及190℃，发泡1min，得到TPU合成革。
实施例8
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂，8份的发泡剂以及30份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，5份的润滑剂以及20份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为55A；润滑剂为硬脂酸铅；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在110℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为150℃、230℃、230℃以及190℃，发泡1min，得到TPU合成革。
对比例1
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0份的润滑剂，2份的发泡剂以及10份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂以及5份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为60A；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在110℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为125℃、190℃、210℃以及170℃，发泡2min，得到TPU合成革。
对比例2
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂，1份的发泡剂以及10份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂以及5份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为60A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在110℃下压延成型得到TPU发泡膜前体；将上述面层的原料在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为125℃、190℃、210℃以及170℃，发泡2min，得到TPU合成革。
对比例3
TPU发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂，2份的发泡剂以及32份的塑化助剂。
TPU面层的原料，按重量份计，包括：100份的TPU，0.1份的润滑剂以及5份的塑化助剂。
其中，TPU的硬度为60A；润滑剂为硬脂酸镉；发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在110℃下压延成型得到TPU发泡层前体；将上述面层的原料在120℃下压延成型得到TPU面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对TPU合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为125℃、190℃、210℃以及170℃，发泡2min，得到TPU合成革。
对比例4
PVC发泡层的原料，按重量份计，包括：100份的PVC，0.1份的润滑剂，2份的发泡剂以及30份的塑化助剂。
PVC面层的原料，按重量份计，包括：100份的PVC，0.1份的润滑剂以及5份的塑化助剂。
发泡剂为AC发泡剂；塑化助剂为ACR。
将上述发泡层的原料在116℃下压延成型得到PVC发泡层前体；将上述面层的原料在120℃下压延成型得到PVC面层。
在针织布上设置上述TPU发泡膜前体，再在上述TPU发泡前体上设置TPU面层，得到TPU合成革前体；
对PVC合成革前体置于发泡炉中进行发泡，其中发泡炉为四段温度控制，按照PVC膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为125℃、190℃、210℃以及170℃，发泡2min，得到PVC合成革。
对上述各实施例和对比例所制备的TPU合成革或PVC合成革的性能进行检测，按100个人目测的方式检测泡孔的均匀性；按照GB/T 1646-2007检测拉伸负荷；按照GB/T2710-2005检测撕裂负荷。检测结果如下表1。
表1：
泡孔均匀性 拉伸强度/N 撕裂强度/N
实施例1 ++++ 581 59
实施例2 ++++ 580 58
实施例3 +++++ 585 56
实施例4 +++++ 586 57
实施例5 ++++++ 595 56
实施例6 ++++++ 589 58
实施例7 +++ 577 61
实施例8 +++ 576 62
对比例1 ++ 570 60
对比例2 + 600 70
对比例3 ++ 572 62
对比例4 +++ 580 65
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过将TPU与特定重量份的润滑剂、发泡剂以及塑化助剂协同配合，使得该原料混合物通过发泡能够获得与同样配方的PVC合成革相类似的手感，从而提高了此类TPU发泡材料在家装和车用装饰材料方面的应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TPU发泡材料，其特征在于，按重量份计，所述TPU发泡材料的原料包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂，2～8份的发泡剂以及10～30份的塑化助剂。
2.根据权利要求1所述的TPU发泡材料，其特征在于，按重量份计，所述TPU发泡材料的原料包括：100份的TPU，0.2～2份的所述润滑剂，2～6份的所述发泡剂以及10～25份的所述塑化助剂；
优选地，所述TPU的硬度为60A～45D。
3.根据权利要求1或2所述的TPU发泡材料，其特征在于，所述润滑剂为金属皂类润滑剂；更优选所述润滑剂为硬脂酸镉。
4.根据权利要求1或2所述的TPU发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为AC发泡剂。
5.根据权利要求1或2所述的TPU发泡材料，其特征在于，所述塑化助剂为ACR。
6.根据权利要求1或2所述的TPU发泡材料，其特征在于，按重量份计，所述TPU发泡材料的原料还包括1～5份的发泡促进剂，优选包括1～2份的所述发泡促进剂。
7.一种TPU发泡材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将权利要求1至6中任一项所述发泡材料的原料经压延成型得到TPU膜前体；
对所述TPU膜前体在130～230℃进行发泡，得到所述TPU发泡材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将所述TPU膜前体置于发泡炉中进行发泡，且所述发泡炉分四段温度控制，其中，按照所述TPU膜前体的发泡顺序，依次经过的温度段为135±10℃、200±10℃、220±10℃以及180±10℃，总发泡时间为1～2min，得到所述TPU发泡材料。
9.一种TPU合成革，所述TPU合成革包括依次叠置的基布、TPU发泡层以及TPU面层，其特征在于，所述TPU发泡层采用权利要求1至6中任一种发泡材料制成。
10.根据权利要求9所述的TPU合成革，其特征在于，按重量份计，所述TPU面层的原料包括：100份的TPU，0.1～5份的润滑剂以及5～20份的塑化助剂；
优选地，按重量份计，所述TPU面层的原料包括：100份的TPU，0.3～2份的所述润滑剂以及6～18份的所述塑化助剂；
更优选地，所述润滑剂为金属皂类润滑剂；所述塑化助剂为ACR；
优选地，所述TPU的硬度为60A～45D。
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