一种预制型E-TPU板材的生产方法与流程

一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法
技术领域
1.本发明涉及一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法。


背景技术：

2.tpu(thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体，它是由二苯甲烷二异氰酸酯(mdi)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。tpu具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。目前，tpu已广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面。
3.e
‑
tpu是颗粒状热塑性聚氨酯弹性体微孔材料，是tpu粒子经过加压加热预处理后，像“爆米花”一样膨胀起来；在这个过程中，原来0.5毫米左右大小的颗粒，体积增大了10倍，于是就形成内含微型密闭气泡的椭圆形非交联发泡颗粒e
‑
tpu，它形似爆米花，其不仅弹性优异，同时具有优越的回弹效果和缓冲性能。世界上首款发泡热塑性聚氨酯infinergy是basf于2007年开发的，热塑性聚氨酯是一种结晶型物理发泡材料，无毒无味、可降解，更环保；具有高强度耐热性、耐磨；减震、轻便舒适、高回弹力、抗菌、透气，发泡率可高达10倍。随着人们环保意识的提高，e
‑
tpu制成的板材逐渐被应用于公共场所的地砖、跑道等。
4.目前，传统应用于地砖和跑道的塑胶卷材存在以下不足：
5.(1)安全方面：弹性不足，人体跌倒后容易损伤。塑胶卷材使用的主要材料是epdm(三元乙丙橡胶)、tpv(橡胶、塑料、热塑性弹性体共混改性材料)、单组分或双组分湿固化聚氨酯胶水，该种材料硬度高、弹性小、冲击回弹低，不能充分避免运动人员在运动过程中对人体造成的膝关节、踝关节可逆或不可逆性损伤。
6.(2)环保方面：材料反应不能完全反应或完全反应后散发有毒气体，影响人体健康，对污染了环境。材料配合体系中加入的众多化学药剂不能完全参与化学反应而导致化学药品喷出或挥发到材料表面及外部，参与化学反应的药剂在反应完成后亦会产生众多可预知及不可预知的副产物化学品，副产物化学品亦会在自然状态下或光、热诱导下迁移至材料表面及外部，造成大气、土壤、地下水污染，部分高挥发量或高毒性化学药品被人体吸收后造成人体机能损伤，轻者可引发咳嗽、头昏、头痛、流鼻血等症状，严重者可引发人体细胞发生癌变等恶性疾病。目前导致“毒跑道”的主要原因是材料中的化学药品和化学反应副产物的迁移挥发。
7.(3)再回收利用方面：卷材成型后无法回收利用。在生产过程中需要添加化学交联剂(也称硫化剂如硫磺或有机含硫化合物、有机过氧化物如过氧化二异丙苯(dcp、对醌二肟化合物等)、促进剂、稳定剂、防老剂、塑化剂、补强剂、填充剂、活性剂以及其他助剂等众多化学药剂；并且卷材在成型后，聚合物已完全交联，无法融化、再回收利用。
8.(4)施工效率和施工质量方面：施工效率和质量不高，维护成本较高。由于卷材以非极性材料为主，硬度高、重量大，为了降低成本，通常会在卷材的底面与基础接触部分开孔或开槽，其导致了卷材在铺设过程中需要填充大量的胶水以增加卷材和地面基础的粘合力；并且，人们在施工时，会在卷材与卷材对接处加载大量重物以克服卷材高硬度和成卷时
带来的翘曲。由此会导致施工效率大大降低，工期延长；且非极性的卷材和极性的胶水粘接强度低，导致跑道在使用过程中容易脱粘、开裂，严重影响施工质量，需要经常性的维护、保养，导致使用成本大大增加。
9.(5)耗能方面：耗能较大。单位面积内铺装材料(预制型橡胶卷材及胶水)的消耗量较大，如卷材单位消耗量为10
‑
15公斤，胶水单位消耗量为1
‑
2公斤。
10.因此，目前市场上需要一种弹性和韧性良好、可回收利用且安全环保的板材，由e
‑
tpu制成的板材满足该要求，用何种方法生产该种板材成为了急需解决的问题。


技术实现要素：

11.针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，使生产的板材具备高回弹力、无毒无味且可降解的性能，即安全节能环保，同时延长了使用寿命。
12.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，包括下列内容：
13.一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，包括以下步骤：
14.(1)将原料e
‑
tpu、湿固化聚氨酯胶水、固化剂、水和其他助剂混合得到混合料；
15.(2)将步骤(1)所得混合料连续输入模具至加满，并在温度10
‑
100℃下对模具进行加热，持续时间为0.02
‑
48小时，同时用震动式加热组件将混合料压实整平以利于形成密实的板材；
16.(3)待步骤(2)所得板材固化成型后，将板材输送进入熟化室，在温度
‑
20
‑
70℃下进行熟化，持续时间为0.5
‑
300小时，反应完成后得到e
‑
tpu板材。
17.采用上述方法制得的板材具有高回弹力、耐磨减震、无毒无味且可降解的性能，即安全节能环保，又延长了使用寿命。
18.为了确保制得的板材具备高回弹力、耐磨减震且无毒无味等性能，所述步骤(1)中原料重量配比设为：e
‑
tpu占比65
‑
95％；湿固化聚氨酯胶水占比5
‑
30％；固化剂占比0.1
‑
15
‰
；水占比0.1
‑
15
‰
；其他助剂占比0.1
‑
30％。
19.更进一步地，所述步骤(2)中的模具容积为0.1
‑
500立方米，在温度40
‑
70℃下对模具进行加热，持续时间为0.05
‑
1小时，加热方式可采用电加热、循环水浴加热或循环油浴加热。
20.为了确保板材的熟化程度；所述步骤(3)中，熟化温度为20
‑
40℃，持续时间为2
‑
10小时。
21.为了确保生产的板材满足使用要求，该方法还包括步骤(4)，将步骤(3)所得的e
‑
tpu板材用切割组件切成片材或卷材，片材或卷材厚度为0.002
‑
1米，单张片材或卷材面积为0.2
‑
100平方米。
22.更进一步地，所述单张片材或卷材面积为2
‑
30平方米。
23.为了确保制得的板材能够解决现有技术存在的问题，所述模具的温度设为60℃，板材固化成型时间设为0.5小时；板材进入熟化室的熟化温度设为25℃，熟化时间设为10小时。
24.更进一步地，各原料重量配比为：e
‑
tpu占83％、湿固化聚氨酯胶水占15.8％、固化
剂占3
‰
、水占7
‰
、其他助剂占0.2％；生产所得e
‑
tpu板材的拉伸强度为1.08mpa、断裂伸长率为157％。
25.更进一步地，各原料重量配比为：e
‑
tpu占95％、湿固化聚氨酯胶水占3.8％、固化剂占3
‰
、水占7
‰
、其他助剂占0.2％；生产所得e
‑
tpu板材的拉伸强度为0.709mpa、断裂伸长率为95.2％。
26.更进一步地，各原料重量配比为：e
‑
tpu占65％、湿固化聚氨酯胶水占23.8％、固化剂占3
‰
、水占7
‰
、其他助剂占10.2％；生产所得e
‑
tpu板材的拉伸强度为1.851mpa、断裂伸长率为192.5％。
27.综上所述，本发明的生产方法制得的e
‑
tpu板材具有高回弹力、耐磨减震、无毒无味且可降解的性能，能够解决现有技术中存在的问题，避免了在应用过程中板材对人体造成的损伤，提高了卷材成型后的回收利用率，同时降低了卷材和辅装材料成本，延长了使用寿命。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
29.实施例1
30.本实施例中的一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，包括以下步骤：
31.(1)将原料e
‑
tpu、湿固化聚氨酯胶水、固化剂、水和其他助剂混合得到混合料；步骤(1)中原料重量配比为：e
‑
tpu占比65
‑
95％；湿固化聚氨酯胶水占比5
‑
30％；固化剂占比0.1
‑
15
‰
；水占比0.1
‑
15
‰
；其他助剂占比0.1
‑
30％，以确保制得的板材具备高回弹力、耐磨减震且无毒无味等性能。
32.(2)将步骤(1)所得混合料连续输入模具至加满，并在温度10
‑
100℃下对模具进行加热，持续时间为0.02
‑
48小时，持续时间1分钟起算，最长持续24小时；同时用震动式加热组件将混合料压实整平以利于形成密实的板材；模具的形状可选择长方体、立方体、圆柱体或球体等规则形状或不规则形状；震动式加热组件可选用可震动式电加热板/块或液体加热板/块。
33.步骤(2)中的模具容积设置为0.1
‑
500立方米，在温度40
‑
70℃下对模具进行加热，持续时间为0.05
‑
1小时，加热方式可采用电加热、循环水浴加热或循环油浴加热，优选循环油浴加热方式，以保证产品的质量稳定性及生产效率。
34.(3)待步骤(2)所得板材固化成型后，将板材输送进入熟化室，在温度
‑
20
‑
70℃下进行熟化，持续时间为0.5
‑
300小时，反应完成后得到e
‑
tpu板材。
35.步骤(3)中，熟化温度为20
‑
40℃，持续时间为2
‑
10小时。
36.为了满足使用要求，该方法还包括步骤(4)，将步骤(3)所得的e
‑
tpu板材用切割组件切成片材或卷材，片材或卷材厚度为0.002
‑
1米，单张片材或卷材面积为0.2
‑
100平方米。单张片材或卷材面积为2
‑
30平方米。其中，切割组件采用平切机或电加热丝。
37.在使用该生产方法时，首先需要对各原材料进行选材，具体如下：
38.e
‑
tpu的选材，e
‑
tpu分子结构可选聚酯型或聚醚型，优选聚醚型；e
‑
tpu颗粒密度范围0.05g/cm3
‑
0.5g/cm3，优选范围0.15
‑
0.22g/cm3；e
‑
tpu颗粒硬度范围邵尔c25
‑
50，优
选范围邵尔c35
‑
45；e
‑
tpu颗粒直径范围1
‑
15mm，优选范围2
‑
10mm；e
‑
tpu颗粒颜色可选用白色、红色、黑色、橙色、黄色等国标色卡gsb05
‑
1426
‑
2001中的任意一种或多种颜色；e
‑
tpu颗粒形状为圆球形、椭圆形或其他规则或不规则形状。
39.湿固化聚氨酯胶水：用于e
‑
tpu颗粒粘接的胶水可选湿固化单组份聚氨酯胶水或湿固化双组分聚氨酯胶水，优选湿固化单组份聚氨酯胶水。
40.水可选用自来水、去离子水、工业纯水、蒸馏水；优选工业纯水；
41.其他助剂主要为以下几类：
①
无机填料：轻、重钙粉，炭黑，白炭黑(sio2)，高岭土，蒙拓土，铁红等无机粉末或颗粒状填料。主要用来增加产品强度、调节胶水粘度、降低成本等。
②
颜料：为丰富产品色彩，还可加入颜料，颜料可选用有机或无机颜料或荧光剂等。
③
加工助剂：为降低胶水的粘度，增加胶水的流动性，还可向胶水中加入加工助剂如乙酸正丁酯、乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、丙酮、苯，二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯等一种或几种配合使用。
④
其他功能性助剂如耐黄变助剂、耐水解助剂、抗紫外线老化助剂、抗热氧老化助剂等一种或多种助剂配合使用。
42.其次，当原材料准备完成后，把所需原材料进行混合。原料混合顺序可先将胶水与非e
‑
tpu材料混合均匀后形成混合料，再将混合料与e
‑
tpu混合均匀；也可以将胶水与其他非e
‑
tpu材料混合均匀，再将剩余原材料混合均匀；也可以直接将所有原材料全部一次性混合均匀；优选一次性混合法。在混合时，混合设备可选用e
‑
tpu专用灌注机、开放式或封闭式立式或卧式拌料罐、捏合机、人工搅拌等方式；优选e
‑
tpu专用灌注机。
43.生产时，当模具温度为60℃，成型时间为30分钟；熟化温度为25℃，熟化时间为10小时，产品厚度：10mm，原材料配比如下表：
44.序号材料配料占比1e
‑
tpu83％2湿固化聚氨酯胶水15.8％3固化剂3
‰
4水7
‰
5其他助剂0.2％
45.采用上表中原料配比生产出的板材，测试项目结果如下表所示：
46.测试项目测试结果测试标准拉伸强度(mpa)1.08gb/t528
‑
2009断裂伸长率(％)157gb/t528
‑
2009
47.实施例2
48.本实施例中的一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，包括实施例1中的全部技术特征，仅原料配比不同。
49.当模具温度为60℃，成型时间为30分钟；熟化温度为25℃，熟化时间为10小时，产品厚度：10mm，原材料配比如下表：
[0050][0051][0052]
采用上表中原料配比生产出的板材，测试项目结果如下表所示：
[0053]
测试项目测试结果测试标准拉伸强度(mpa)0.709gb/t528
‑
2009断裂伸长率(％)95.2gb/t528
‑
2009
[0054]
实施例3
[0055]
本实施例中的一种预制型e
‑
tpu板材的生产方法，包括实施例1中的全部技术特征，仅原料配比不同。
[0056]
当模具温度为60℃，成型时间为30分钟；熟化温度为25℃，熟化时间为10小时，产品厚度：10mm，原材料配比如下表：
[0057]
序号材料配料占比1e
‑
tpu65％2湿固化聚氨酯胶水23.8％3固化剂3
‰
4水7
‰
5其他助剂10.2％
[0058]
采用上表中原料配比生产出的板材，测试项目结果如下表所示：
[0059]
测试项目测试结果测试标准拉伸强度(mpa)1.851gb/t528
‑
2009断裂伸长率(％)192.5gb/t528
‑
2009
[0060]
作为对比，在相同的条件下，实施例1、实施例2和实施例3均使用本发明预制型e
‑
tpu板材的生产方法的步骤生产板材，仅仅在原料配比上存在差异，根据测试结果，证明了本发明制得板材的生产方法具有实施性。
[0061]
综上所述，实施例1、实施例2和实施例3均能够生产出具有高回弹力、耐磨减震、无毒无味且可降解性能的e
‑
tpu板材，该种板材即安全节能环保，又延长了使用寿命。
[0062]
后期应用时，经过计算，生产制得的板材单位消耗量为1
‑
2公斤，胶水单位消耗量为0.1
‑
0.5公斤；通过与现有技术对铺装材料的消耗对比可发现，本方法制得的板材相比与现有技术单位面积材料节省70
‑
80％，具有极其优异的节能优势。
[0063]
本发明解决了现有技术存在的问题，避免了应用过程中对人体造成的损伤，确保了卷材成型后的回收利用，降低了卷材和辅装材料成本。
[0064]
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员
对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。