技术领域
本发明涉及TPU材料领域，特别涉及一种改性TPU材料及其制作方法。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为有聚酯型和聚醚型之分，它具有硬度范围广、耐磨、耐油，透明，弹性好等特点，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，并且无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。目前，市场上TPU材料制成的产品越来越多，但是大多只是具有TPU原有的特点，不能很好的满足市场的需求，另外，也有部分专利公开了TPU材料的制作方法，及对TPU材料的改性，例如申请公布号CN103665829A（2014-03-26）公开的高阻燃环保热塑性聚氨酯弹性体的制备方法，制备的弹性体保持了优良的耐低温性、柔韧性和耐水解性，并且使用了复合无卤阻燃剂，极大的保证了弹性体本身的优良性能，即使遇火燃烧也不产生对环境有害的气体，可广泛用于线缆护套、汽车部件和输油软管等领域，但是这种TPU材料不能很好的应用于家居等领域。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种改性TPU材料及其制作方法，不仅具有传统TPU的性能，并且还具有磁疗的作用，制造的方法简单产品易得，适合应用于家居领域，特别适合应用于床垫等垫子领域。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种改性TPU材料，它包括以下组分及重量份：
聚酯多元醇： 30-130重量份
二异氰酸酯： 30-110重量份
二元醇： 8-45重量份
开孔剂： 3-11重量份
聚氨酯发泡剂： 5-15重量份
扩链剂： 3-11重量份
磁粉： 20-110重量份
所述一种改性TPU材料的制作方法如下：
（1）将所述30-130重量份的聚酯多元醇与所述30-110重量份的二异氰酸酯加入至反应釜内，加热至80-110℃，熔融后开启搅拌；
（2）待步骤（1）中的物料混合完全后加入8-45重量份的二元醇，然后保温0.5-1h;
（3）对反应釜进行第一次降温60-80℃，并加入3-11重量份的开孔剂，5-15重量份的聚氨酯发泡剂，以及3-11重量份的扩链剂，搅拌均匀,然后保温0.5-1.5h；
（4）对反应釜进行抽真空处理，然后进行第二次降温，温度至50℃以下，然后放料；
（5）将步骤（4）中放出的物料送入密炼机混炼,再加入20-110重量份的磁粉,混合均匀,得混合物；
（6）将步骤（5）中所述的混合物送入炼塑机加温塑化,将塑化后的原料送入过滤机，过滤杂质，制得原料；
（7）将步骤（6）中所述的原料倒入事先涂有脱模剂的模具内；
（8）将步骤（7）中的模具同所述原料一起放入干燥器内，60-150℃干燥0.5-2h，然后冷却至室温，将改性后的TPU材料与模具进行分离并取出改性后的TPU材料。
本方案中将制成的TPU材料与磁粉混合，制成的改性TPU材料不仅具有TPU的性能，还增加了磁粉的作用，使得制成的改性TPU材料硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，并且具有磁疗的作用，可以适用于日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域。工业生产制备中，如果不加注意，温度高低不均很容易出现局部凝固导致全部物料变废的现象，金属材料的加入更易导致TPU制作过程中出现凝固的概率，而磁粉中含有金属元素或金属氧化物，在生产中，凝固发生的概率也就越大，这也是其他厂家控制不好工艺，不能批量制作的原因，但是本方案中通过对工艺的改善，很好的解决了这个问题，使得改性TPU材料与磁粉可以很好的混合，并且不会影响TPU的性能，也不会存在凝固等安全隐患，制成的改性TPU材料性能优越，可以批量工业化生产，另外，随着TPU引用的广泛，传统的TPU性能已经不能很好的满足现代化、集约化的要求，将磁粉与传统TPU进行结合能使改性TPU材料更具使用价值，并且磁疗现在越来越被人类所接受，更加方便使用，更能为人类的健康提供疗效。
磁疗的作用如下：
1.磁疗能增强白血球的生命力，在磁场的作用下，白血球吞噬机能比较活跃，红血球和淋巴细胞的沉降变慢，有利于消炎和降低血沉。
2.磁疗能改善血液循环，增强氧气和铁质的吸收，排除二氧化碳和血液内的污物等有害毒素和疲劳物质。
3.磁疗能在体内产生电流，增加血管壁的弹性使血管扩张，降低血液粘度，加快血流，消除栓塞。
4.磁疗有加强内分泌液渗透作用，纠正内分泌的失调和紊乱。
5.磁疗能刺激人体的感应器--兴奋末梢神经，调节神经功能。
6.磁疗能使致痛物质如缓激肽、5-色胺、酸性代谢产物等扩散和消失，减轻和消除疼痛。
并且在临床上已证实，凡是中医活血化淤疗法能够治疗的疾病，磁疗大都能治疗，而且效果很好，如血肿、高血压、脑中风、冠心病、糖尿病、胸腔积水、肾炎、水肿，尤其是关节疼痛等都收到很好的效果，说明磁疗的活血化淤的作用是很强的。
本方案中所述步骤（2）中保温是为了更好的将所述二元醇与所述步骤（1）中的混合物进行混合反应，而所述步骤（3）中的保温是为了将开孔剂、聚氨酯发泡剂和扩链剂融入反应物中，进行混合，所述步骤（3）中所述的第一次降温也是考虑到所述开孔剂、聚氨酯发泡剂和扩链剂的特性，如果温度过高，那么所述开孔剂、聚氨酯发泡剂和扩链剂的添加会使得反应物的聚合，发生凝固现象，重者更会发生安全隐患，所以所述第一次降温十分重要，而步骤（4）中的第二次降温则是为了方便后期操作人员的灌料操作，温度过高，放料不安全并且物料触碰到铁桶也会发生凝固的现象，故所述第一次降温和所述第二次降温均可避免物料的报废；所述步骤（4）中的降温还有一个重要的原因就是为了方便后期与所述磁粉的结合，温度低有助于物料性能的稳定，所述步骤（6）中将步骤（5）中所述的混合物送入炼塑机加温塑化,将塑化后的原料送入过滤机，过滤杂质是为了使制作后的改性TPU材料硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，光滑，并且具有磁疗的作用。
作为优选，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇- 丁二醇酯二醇或聚己二酸己二醇酯二醇中的一种或两种。
作为优选，所述二元醇包括乙二醇、1，2- 丙二醇、1，4- 丁二醇、甲基丙二醇、1，3-丁二醇、一缩二乙二醇、1、6- 己二醇或新戊二醇的一种或多种。
作为优选，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化4,4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6- 亚己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的一种或多种。
作为优选，所述开孔剂包括聚氧化丙烯、氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃一聚硅氧烷共聚物中的一种或多种。开孔剂是一类特殊的表面活性剂，它的作用是降低泡沫的表面张力;促使炮孔破裂，提高聚氨酯泡沫塑料的开孔率，改善因闭孔造成的软质。
作为优选，所述步骤（4）中抽真空时间为10-45min，压强为（-0.08）-（-0.09）MPa。所述抽真空的设置，是为了让所述混合物反应的更加迅速，在保证安全生产的同时，减少生产周期。
作为优选，所述扩链剂为醇类扩链剂或胺类扩链剂中的一种或多种，所述醇类扩链剂包括甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇；所述胺类扩链剂包括MOCA、乙二胺、N，N-二羟基苯胺、 HQEE。所述扩链剂的设置是为了能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大，以提高聚氨酯、聚酯力学性能和工艺性能。
作为优选，所述磁粉为永磁粉，所述永磁粉的制备方法如下：
（a）对永磁材料进行熔炼，控制真空度在1-4pa之间，熔炼温度在750-1600℃之间，得到合金液；
（b）采用真空感应式快淬或者真空电弧式快淬对步骤（a）中所述合金液进行快淬，快淬的线速度为20-35m/s，得到合金薄带；
（c）在550-750℃之间并在真空状态下对步骤（b）中所述合金薄带进行热处理，热处理时间为10-30min；
（d）对步骤（c）中热处理后的合金薄带进行破碎，得到合金粉，
（e）对步骤（d）中所述的合金粉进行后处理工序，筛选粒度在160-200um之间的合金粉即得到永磁粉。
本方法制备的永磁粉，非磁性相少，晶粒小，成分均匀，合金成分工艺范围广，在较宽的工艺条件下可以得到理想的合金组织。所述步骤（b）中快淬的线速度设置是为了得到的合金薄带更加均匀，统一度高，厚度得以控制，而步骤（c）中对所述合金薄带进行热处理是为了让所述合金薄带快速固化，方便后期的工艺，减少生产周期，降低生产成本。
作为优选，述步骤（6）中过滤机的过滤网目为100目-160目。
作为优选，所述步骤（5）中密炼机混炼的温度设置在115℃-130℃之间，所述步骤（6）中炼塑机加温塑化的温度为135℃-150℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种改性TPU材料及其制作方法，工艺简单，产品易得，不会出现溢锅，凝固等现象，并且用于制造产品，具有硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，再生性强等特点，方便塑造；
2、本发明提供的一种改性TPU材料及其制作方法，采用的改性TPU材料制成的产品磁疗的功能，可以治疗人体的一些疾病，保护人体的健康。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
配方一：
聚酯多元醇： 30重量份，二异氰酸酯： 30重量份，二元醇： 8重量份，开孔剂： 3重量份，聚氨酯发泡剂： 5重量份，扩链剂： 3重量份，磁粉： 20重量份；
配方二
聚酯多元醇： 130重量份，二异氰酸酯： 110重量份，二元醇： 45重量份，开孔剂： 11重量份，聚氨酯发泡剂： 15重量份，扩链剂： 11重量份，磁粉： 110重量份；
配方三
聚酯多元醇： 100重量份，二异氰酸酯： 80重量份，二元醇：35重量份，开孔剂： 7重量份，聚氨酯发泡剂：12重量份，扩链剂： 7重量份，磁粉：70重量份。
实施例1
采用配方一制备一种改性TPU材料，其制作方法如下：
（1）将聚酯多元醇与二异氰酸酯加入至反应釜内，加热至80℃，熔融后开启搅拌；
（2）待步骤（1）中的物料混合完全后加入二元醇，然后保温0.5h;
（3）对反应釜进行第一次降温60℃，并加入开孔剂，聚氨酯发泡剂，以及扩链剂，搅拌均匀,然后保温0.5h；
（4）对反应釜进行抽真空处理，抽真空时间为10min，压强为-0.08MPa，然后进行第二次降温，温度降至50℃以下，然后放料；
（5）将步骤（4）中放出的物料送入密炼机混炼,密炼机混炼的温度设置在115℃，再加入磁粉,混合均匀,得混合物；
（6）将步骤（5）中的混合物送入炼塑机加温塑化,炼塑机加温塑化的温度为135℃，将塑化后的原料送入过滤机，过滤机的过滤网目为160目，过滤杂质，制得原料；
（7）将步骤（6）中的原料倒入事先涂有脱模剂的模具内；
（8）将步骤（7）中的模具同原料一起放入干燥器内，60℃干燥2h，然后冷却至室温，将改性后的TPU材料与模具进行分离并取出改性后的TPU材料。
磁粉为永磁粉，永磁粉的制备方法如下：
（a）对永磁材料进行熔炼，控制真空度在4pa，熔炼温度在750℃，得到合金液；
（b）采用真空感应式快淬或者真空电弧式快淬对步骤（a）中合金液进行快淬，快淬的线速度为20m/s，得到合金薄带；
（c）在750℃并在真空状态下对步骤（b）中合金薄带进行热处理，热处理时间为10min；
（d）对步骤（c）中热处理后的合金薄带进行破碎，得到合金粉，
（e）对步骤（d）中的合金粉进行后处理工序，筛选粒度在160um的合金粉即得到永磁粉。
实施例2
采用配方二制备一种改性TPU材料，其制作方法如下：
（1）将聚酯多元醇与二异氰酸酯加入至反应釜内，加热至110℃，熔融后开启搅拌；
（2）待步骤（1）中的物料混合完全后加入二元醇，然后保温1h;
（3）对反应釜进行第一次降温80℃，并加入开孔剂，聚氨酯发泡剂，以及扩链剂，搅拌均匀,然后保温1.5h；
（4）对反应釜进行抽真空处理，抽真空时间为45min，压强为-0.09MPa，然后进行第二次降温，温度降至50℃以下，然后放料；
（5）将步骤（4）中放出的物料送入密炼机混炼,密炼机混炼的温度设置在130℃，再加入磁粉,混合均匀,得混合物；
（6）将步骤（5）中的混合物送入炼塑机加温塑化,炼塑机加温塑化的温度为150℃，将塑化后的原料送入过滤机，过滤机的过滤网目为100目，过滤杂质，制得原料；
（7）将步骤（6）中的原料倒入事先涂有脱模剂的模具内；
（8）将步骤（7）中的模具同原料一起放入干燥器内，150℃干燥0.5h，然后冷却至室温，将改性后的TPU材料与模具进行分离并取出改性后的TPU材料。
磁粉为永磁粉，永磁粉的制备方法如下：
（a）对永磁材料进行熔炼，控制真空度在1pa，熔炼温度在1600℃，得到合金液；
（b）采用真空感应式快淬或者真空电弧式快淬对步骤（a）中合金液进行快淬，快淬的线速度为35m/s，得到合金薄带；
（c）在550℃并在真空状态下对步骤（b）中合金薄带进行热处理，热处理时间为30min；
（d）对步骤（c）中热处理后的合金薄带进行破碎，得到合金粉，
（e）对步骤（d）中的合金粉进行后处理工序，筛选粒度在200um的合金粉即得到永磁粉。
实施例3
采用配方三制备一种改性TPU材料，其制作方法如下：
（1）将聚酯多元醇与二异氰酸酯加入至反应釜内，加热至100℃，熔融后开启搅拌；
（2）待步骤（1）中的物料混合完全后加入二元醇，然后保温0.8h;
（3）对反应釜进行第一次降温70℃，并加入开孔剂，聚氨酯发泡剂，以及扩链剂，搅拌均匀,然后保温1h；
（4）对反应釜进行抽真空处理，抽真空时间为25min，压强为-0.085MPa，然后进行第二次降温，温度降至50℃以下，然后放料；
（5）将步骤（4）中放出的物料送入密炼机混炼,密炼机混炼的温度设置在125℃，再加入磁粉,混合均匀,得混合物；
（6）将步骤（5）中的混合物送入炼塑机加温塑化,炼塑机加温塑化的温度为145℃，将塑化后的原料送入过滤机，过滤机的过滤网目为130目，过滤杂质，制得原料；
（7）将步骤（6）中的原料倒入事先涂有脱模剂的模具内；
（8）将步骤（7）中的模具同原料一起放入干燥器内，120℃干燥1h，然后冷却至室温，将改性后的TPU材料与模具进行分离并取出改性后的TPU材料。
磁粉为永磁粉，永磁粉的制备方法如下：
（a）对永磁材料进行熔炼，控制真空度在3pa，熔炼温度在1300℃，得到合金液；
（b）采用真空感应式快淬或者真空电弧式快淬对步骤（a）中合金液进行快淬，快淬的线速度为30m/s，得到合金薄带；
（c）在650℃并在真空状态下对步骤（b）中合金薄带进行热处理，热处理时间为23min；
（d）对步骤（c）中热处理后的合金薄带进行破碎，得到合金粉，
（e）对步骤（d）中的合金粉进行后处理工序，筛选粒度在175um的合金粉即得到永磁粉。
对比实施例1
对比实施例1同实施例2，不同之处在于：
步骤（1）中将聚酯多元醇与二异氰酸酯加入至反应釜内，加热至160℃，熔融后开启搅拌；
步骤（4）中对反应釜进行抽真空处理，抽真空时间为70min，压强为-0.75MPa。
对比实施例2
对比实施例1同实施例2，不同之处在于：
（a）对永磁材料进行熔炼，控制真空度在7pa，熔炼温度在700℃，得到合金液；
（b）采用真空感应式快淬或者真空电弧式快淬对步骤（a）中合金液进行快淬，快淬的线速度为10m/s，得到合金薄带；
（c）在650℃并在真空状态下对步骤（b）中合金薄带进行热处理，热处理时间为23min；
（d）对步骤（c）中热处理后的合金薄带进行破碎，得到合金粉，即得到永磁粉
分别用以上5中实施例制备改性TPU材料，并制成床垫，观察制备现场现象，及使用床垫的结果，记录如下：
实施例 制备现场及使用结果 实施例1 制备改性TPU材料过程顺利，制成的改性TPU材料硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，制成的床垫使用舒适，具有良好的磁疗效果。 实施例2 制备改性TPU材料过程顺利，制成的改性TPU材料硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，制成的床垫使用舒适，具有良好的磁疗效果。 实施例2 制备改性TPU材料过程顺利，制成的改性TPU材料硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，制成的床垫使用舒适，具有良好的磁疗效果。 对比实施例1 制备TPU材料时发生溢锅现象，材料大部分损失，抽真空时，发生凝固现象。 对比实施例2 在制作磁粉时，合金液有明显被氧化的现象存在，经过快淬也不能制得非晶及微晶的共存体合金薄带，制成的床垫表面粗糙，且使用不适。
由上表可知，实施例1、实施例2和实施例3能够成功的制成改性TPU材料，并且采用改性TPU材料制成的床垫具有良好的磁疗作用，并且舒适度好，硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，而对比实施例1在操作的过程中明显存在不足，不能制得良好的改性TPU材料；对比实施例2制成的永磁铁大小不均，且被氧化，不具有或具有较少的磁疗作用，都不能满足市场上的需求，本方案的工艺能够制成的改性TPU材料，且制成的改性TPU材料可以满足市场需求。