一种复合tpu与eps的可发性树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高性能发泡材料的技术领域，具体是涉及一种复合了TPU与EPS的发 泡材料及其制备方法，该制备方法采用种子聚合方法制备而成，合成的复合材料结合了二 种材料之优点，从而获得了优于纯粹的可发性聚苯乙烯树脂的性能。
【背景技术】
[0002] 可发性聚苯乙烯（简称EPS)广泛应用于电子产品的包装、建筑保温、农林渔业的 果菜箱、工艺品、玩具等应用领域，其中在电子产品包装领域，但是EPS相对于可发泡聚乙 烯（EPE)及可发泡聚丙烯（EPP)材料而言，由于EPE及EPP具有更好的弯曲韧性、耐磨性、更 佳的缓冲性能而具有优于可发性聚苯乙烯（EPS)的性能，因而，在中高端电子产品的包装 方面，EPE和EPP是取代EPS做为包装材料的优良替代品，因此，如何增强EPS的弯曲韧性、 耐磨性、及缓冲性能从而使EPS更加广泛地应用于中高端电子产品的装领域，是摆在EPS行 业的一大课题。
[0003] 热塑性聚氨酯（TPU)由于其优异的性能和环保概念以及具有良好的耐磨性、柔顺 性、弹性、韧性等物理性能而大量应用于鞋底材料。然而，将TPU与EPS进行复合，形成性能 互补优势，这一方面的工作在EPS行业目前还是一个空白。
[0004] 本申请采用种子聚合的方法，将TPU与EPS二种材料复合，形成了复合性发泡材 料，使二种材料的性能可以实现优势互补，从而克服了EPS性脆、易开裂、磨擦时易掉肩的 劣势，增强了其缓冲性能。从而在物理性能方面优于普通的可发性聚苯乙烯（EPS)，可以应 用于中高端电子产品包装领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是将TPU材料通过水下切粒的方法做成微粒（0. 3~0. 5mm)，然后以 THJ微粒为种子，采用种子聚合的方法与SM进行悬浮聚合，再添加烷烃发泡剂进行浸渍，从 而合成了复合了TPU与EPS的复合发泡性材料。
[0006] 通过本发明生产制成的TPU与EPS复合发泡材料，克服了发泡性聚苯乙烯成型制 品脆性大、易开裂、韧性差、缓冲性能差的缺点，互补了TPU材料耐磨、弹性佳、缓冲性佳的 优点，从而可以应用于中高端电子产品的包装方面。
[0007] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] -种复合TPU与EPS的可发性树脂，由以下重量份的原料组成：
[0009] TPU微粒种子10~50份；
[0010] 苯乙烯单体100~300份；
[0011] 分散剂1~3份；
[0012] 引发剂0.3~3份；
[0013] 交联剂0.1~2份；
[0014] 增塑剂0.05~3份；
[0015] 发泡剂4~10份；
[0016] 去离子水200~500份；
[0017] 所述TPU微粒种子为通过双镙杆挤出机熔融挤出并采用水下切粒的方法制成的TPU细小颗粒；
[0018] 所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、膨润土、明胶或磷酸三钙中的任意一种或两种的 混合物；
[0019] 所述引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯的任意一种或两种的混合 物；
[0020] 所述交联剂为过氧化二异丙苯或1，3-二（α-叔丁基过氧化异丙基）苯的任意一 种或两种的混合物；
[0021] 所述增塑剂为丙苯及其异构体、甲苯或混二甲苯；
[0022] 所述发泡剂为C4~C6低沸点的直链烷烃或环烷烃。
[0023] 所述TPU微粒种子的粒径为0. 3~0. 5mm。
[0024] 所述的混二甲苯为邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯的混合物。
[0025] 所述发泡剂为正戊烷、异戊烷或环戊烷中的任意一种或一种以上的混合物。
[0026] 所述发泡剂为异戊烷和正戊烷的混合物，所述异戊烷和正戊烷的重量百分比为 5:5 或 4:6〇
[0027] 合成后可发性树脂的颗粒粒径比TPU微粒种子的粒径增大3~30倍。
[0028] 合成后可发性树脂的颗粒粒径比TPU微粒种子的粒径增大5~15倍。
[0029] 所述可发性树脂的平均颗粒粒径为0. 5~1. 5mm。
[0030] 所述可发性树脂的平均颗粒粒径为0. 6~1. 0mm。
[0031] 所述复合TPU与EPS的可发性树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0032] (1)TPU微粒种子的制备
[0033] 采用双镙杆挤出机将TPU材料进行熔融挤出并经水下切粒方法，制造成0. 3~ 0. 5mm，平均粒径为0. 4mm，用于作为与苯乙稀悬浮聚合用的种子；
[0034] (2)苯乙烯混合溶液准备
[0035] 将苯乙烯单体、引发剂、交联剂和增塑剂按配方量投入到一个溶解槽中，进行溶解 分散均匀待用；
[0036] (3)种子聚合反应
[0037] 将去离子水、TPU微粒种子和分散剂按配方量依次投入反应釜中，然后在一定时间 内升温至80~90°C，将步骤（2)中的苯乙烯滴定溶液在5~6小时内以恒定速度滴加到 反应釜中，进行低温聚合反应，反应时间为8~10小时；在低温反应结束后，再加入配方量 的发泡剂，并升温至110~130°C进行高温聚合反应，获得聚合物；反应结束，冷却至50°C以 下；
[0038] (4)洗涤、脱水干燥
[0039] 将聚合物依次经过洗涤、脱水、干燥工序后获得所需可发性复合TPU与EPS的树脂 原料；
[0040] (5)混合包装
[0041] 将步骤（4)中制得的可发性复合TPU与EPS的树脂原料放入混合机内，然后添加 配方量的表面涂层剂和静电防止剂，搅拌均匀后，包装获得成品；
[0042] 所述步骤2)中，所述苯乙烯混合物溶解时间为1~2小时；
[0043] 步骤3)中苯乙烯混合物恒定速度滴加的低温聚合反应的时间为5~6小时，所述 低温聚合反应的总时间为8~10小时。
[0044] 本发明的有益效果如下：
[0045] 本发明采用通过熔融挤出并经水下切粒方式制成的TPU颗粒作为种子，利用种子 聚合反应制备复合TPU与EPS的可发性树脂，克服了发泡性聚苯乙烯成型制品脆性大、易开 裂、韧性差、缓冲性能差的缺点，在保持了聚苯乙烯良好发泡性能和尺寸稳定性、硬度之外， 互补了TPU材料耐磨、弹性佳、缓冲性佳的优点，从而可以应用于中高端电子产品的包装方 面。又鉴于TPU材质的价格较为低廉，因此，所制成的复合TPU与EPS的复合发泡材料，综 合成本低于可发泡聚丙烯（EPP)材料，可以降低企业包装成本，创造良好的企业效益，从而 使这一技术具有较为广阔的实际应用前景。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于 此。
[0047] 实施例1
[0048] 在一只3升的带有搅拌装置的玻璃容器中加入苯乙烯800克，过氧化二苯甲酰10 克，过氧化二异丙苯3克，二甲苯2克，将四种物料进行溶解分散均匀。
[0049] 向5升反应釜中加入去离子水3000克，聚乙烯吡咯烷酮10克，平均粒径为0. 4mm 的TPU细小颗粒做为种子100克，开启搅拌，使物料充分分散均匀，然后在2小时内将反应 釜升温到80°C，自80°C开始低温计时，并采用恒定的速度将3升玻璃容器中的苯乙烯混合 溶液以160克/小时的滴加速度缓慢加入到5升的反应釜中进行低温聚合反应，混合液在 5小时内滴加完毕。然后再在80°C维持3小时，然后加入由异戊烷和正戊烷按5:5比例构 成的烷烃发泡剂75克，并升温至125°C进行高温聚合反应，于125°C反应4小时，高温聚合 阶段，维持釜内压力低于1.OMPa，反应完毕后，冷却物料，并加水进行洗涤，然后脱水干燥聚 合物，得到平均颗粒粒径为0. 80mm的TPU与EPS复合的可发性树脂原料，适当加入少量表 面涂层剂硬脂酸锌混合，最后，将所获得的TPU与EPS复合可发性树脂采用间歇式预发泡 进行发泡，预发泡密度为20克/升，预发蒸汽压力为0. 025MPa，温度为100~105°C，预发 好的发泡珠粒经熟化6小时进行模具成型，成型模具为尺寸为300X300X50mm，固模压力 0.09MPa，移模压力1.IMPa，蒸汽加热时间为20秒，冷却130秒，制品脱模后放在65°C的烘 箱中烘干2小时后测定制品的抗开裂性、弯曲强度、拉伸强度、回弹性、耐磨性等性能。
[0050] 本实施例1中，制成的TPU与EPS复合可发性树脂平均粒径为0. 80mm，相当于种子 的体积增大约8倍。
[0051] 实施例2
[0052] 在一只3升的带有搅拌装置的玻璃容器中加入苯乙烯1150克，过氧化二苯甲酰10 克，1，3-二（α-叔丁基过氧化异丙基）苯6克，二甲苯3克，将四种物料进行溶解分散均 匀。
[0053] 向5升反应釜中加入去离子水3000克，聚乙烯吡咯烷酮12克，膨润土 1克，平均 粒径为0. 4mm的TPU细小颗粒做为种子100克，开启搅拌，使物料充分分散均匀，然后在2 小时内将反应釜升温到80°C，自80°C开始低温计时，并采用恒定的速度将3升玻璃容器中 的苯乙烯混合溶液以192克/小时的滴加速度缓慢加入到5升的反应釜中进行低温聚合反 应，混合液在6小时内滴加完毕。然后再在80°C维持3小时，然后加入由异戊烷和正戊烷按 5:5比例构成的烷烃发泡剂95克，并升温至125°C进行高温聚合反应，于125°C反应4小时， 高温聚合阶段，维持釜内压力低于1.OMPa，反应完毕后，冷却物料，并加水进行洗涤，然后脱 水干燥聚合物，得到平均颗粒粒径为〇. 90mm的TPU与EPS复合的可发性树脂原料，适当加 入少量表面涂层剂硬脂酸锌混合，最后，将所获得的TPU与EPS复合可发性树脂采用间歇式 预发泡进行发泡，预发泡密度为20克/升，预发蒸汽压力为0. 025MPa，温度为100~105°C， 预发好的发泡珠粒经熟化6小时进行模具成型，成型模具为尺寸为300X300X50mm，固模 压力0· 09MPa，移模压力1.IMPa，蒸汽