热塑性聚氨酯弹性体基珠粒泡沫的制备及其性能研究

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热塑性聚氨酯(TPU)具有良好的柔韧性和耐磨性等优点,已广泛应用在运动器材、鞋子、汽车等领域,TPU发泡珠粒(ETPU)的出现扩展了珠粒发泡材料的应用范围,但通过蒸汽模压成型制备的珠粒泡沫产品存在珠粒间缝隙,影响产品的力学性能。此外,珠粒间的分离结构为固体,增加了产品的重量。本论文通过溶液浸渍结合超临界流体(SCF)发泡技术解决了以上问题,并制备了TPU珠粒混合物泡沫,同时探究降低其收缩率的方法,主要研究内容如下:研究了TPU1170A、TPU1180A、TPU1185A珠粒在9组发泡工艺参数下的发泡性能。结果表明,TPU发泡珠粒都随着发泡温度的增加,泡孔直径增大,泡孔密度降低,泡孔壁厚度变薄,发泡倍率变大。随着发泡压力的增加,泡孔直径减小,泡孔密度增加,泡孔壁变薄,发泡倍率变大。对比3种TPU发泡珠粒发现,硬段(HS)含量越高,泡孔直径越小,泡孔密度越大,泡孔壁越厚,泡沫收缩率越低。为了获得质量密度低且回弹性能优异的TPU珠粒混合物泡沫,综合考虑后选择中间发泡工艺参数(90°C,15 MPa,2 h)和发泡性能差异最大的TPU1170A、TPU1185A珠粒作为下一章TPU珠粒混合物发泡研究的条件和材料。通过溶液浸渍结合SCF发泡制备具有微孔隔离网络结构(MSNS)的4种TPUbx/TPUcy珠粒混合物泡沫(b和c分别代表珠粒相和连续相,x和y分别代表不同牌号的TPU)。结果表明,珠粒泡沫具有良好的界面结合,连续相在珠粒相间形成MSNS,其中,TPUb70/TPUc85珠粒混合物泡沫具有明显的双峰泡孔结构。TPUb70/TPUc70珠粒混合物泡沫具有最高的发泡倍率(13.35倍)和最低的密度(0.059 g/cm~3)。TPU珠粒混合物泡沫均表现出良好的回弹和隔热性能,其中,TPUb70/TPUc70珠粒混合物泡沫具有最低的滞后损失(3.8%)和热导系数(0.037 W/m/K)。为了降低TPU珠粒混合物泡沫的收缩率,选择生物可降解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)塑料添加到连续中,通过调控PBS的质量比例(10%、30%、50%)制备了TPU/PBS珠粒混合物泡沫。首先通过溶液法制备了TPU/PBS混合物,并研究PBS、TPU/PBS混合物的发泡性能。实验结果表明,发泡温度、压力较大会破坏PBS泡孔结构。随着PBS含量增加,TPU/PBS混合物的泡孔壁增厚。对于TPU/PBS珠粒混合物泡沫,其发泡倍率(12.07倍、10.31倍、9.03倍)和收缩率(74.70%、73.28%、67.51%)随着PBS含量的增加逐渐降低,表明在连续相中添加PBS有效降低了TPU珠粒混合物泡沫的收缩,并获得尺寸更稳定的泡沫。
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