[發(fā)明專利]半熔融擠出成型制備開(kāi)孔型微孔塑料型材的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810045396.6
• 申請(qǐng)日: 2008-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101229682A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳智華;陶劍;賀湘?zhèn)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C47/54
• 分類號(hào): B29C47/54;B29C47/92;B29B13/02;B29B13/00;C08L83/04;C08K5/43;C08K5/20;C08K5/23;C08K5/09
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 唐麗蓉;樂(lè)全全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于開(kāi)孔型微孔塑料制品制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用半熔融擠出成型制備開(kāi)孔型微孔塑料型材的方法。

背景技術(shù)

開(kāi)孔型微孔塑料制品是指具有無(wú)數(shù)個(gè)孔徑為0.01～50um的微孔，且孔與孔之間相互連通的塑料制品。開(kāi)孔型微孔塑料型材包括過(guò)濾管材和板片、隔熱隔音異型材(包括片材、板材、中空異型板、棒材、管材、帶)、復(fù)合減震片板和異型材、輕質(zhì)復(fù)合墻板等，廣泛應(yīng)用于水處理、氣體過(guò)濾、固液分離、生物醫(yī)學(xué)工程、建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

目前，制備開(kāi)孔型微孔塑料型材的方法主要有：熔融塑料擠出法——物理發(fā)泡連續(xù)擠出法和化學(xué)發(fā)泡擠出成型法，物理或機(jī)械穿孔法以及固相塑料擠出法——壓縮-燒結(jié)-擠出成型法。

物理發(fā)泡連續(xù)擠出法是用氣體或超臨界流體作為發(fā)泡劑，強(qiáng)制溶于聚合物熔體中，并利用熱力學(xué)不穩(wěn)定性，使發(fā)泡劑揮發(fā)形成微孔。例如C.B.Park等(PolymerEngineering?and?Science，1998，38(11)：1812-1823)人用該方法生產(chǎn)了高抗沖聚苯乙烯微孔片材，其工藝過(guò)程為：當(dāng)高抗沖聚苯乙烯在擠出機(jī)熔融段熔融后，注入N₂或CO₂氣體，使之與熔融聚苯乙烯形成兩相混合物，并在噴嘴中(高壓區(qū))發(fā)生泡孔成核，最后當(dāng)熔體離開(kāi)噴嘴后，泡孔發(fā)生增長(zhǎng)并同時(shí)成型。

化學(xué)發(fā)泡擠出成型法是利用化學(xué)發(fā)泡劑在塑料熔體中產(chǎn)生氣體，形成微孔，同時(shí)定型成為微孔連續(xù)性型材制品的方法。在化學(xué)發(fā)泡擠出成型過(guò)程中，塑料完全形成了熔體，并且泡孔成核和泡孔增大均在熔體中進(jìn)行。

但是，熔融塑料連續(xù)擠出法形成開(kāi)孔型微孔塑料制品的開(kāi)孔率較低，并且微孔結(jié)構(gòu)尺寸及分布不易控制。

物理或機(jī)械穿孔法是利用激光或金剛砂滾筒式扎孔機(jī)對(duì)已成型的薄膜或薄片再加工微孔。這類方法所得微孔直徑、高度和孔分布是完全由扎孔設(shè)備及工藝確定的，微孔直徑、高度以及開(kāi)孔率可調(diào)范圍有限，并且生產(chǎn)成本高。

固相塑料擠出法包括三個(gè)階段：即冷壓、燒結(jié)和擠出。K.L.Alderson等人(J.Materials?Science，30(1995)4087-4094)用該法制備了直徑為15mm超高分子量聚乙烯微孔圓柱體。具體操作是先將超高分子量聚乙烯粉末填充進(jìn)模具型腔中，加熱至110℃，恒溫10分鐘，然后用壓塞施壓約0.04GPa，使超高分子量聚乙烯粉壓縮，并保壓20分鐘，取出硬棒，緩慢冷卻至室溫，再后將冷壓成型的密實(shí)棒放入恒定為160℃的加熱筒內(nèi)，燒結(jié)20分鐘，取出后立即將燒結(jié)棒在160℃下擠出，以提高微孔超高分子量聚乙烯中微纖數(shù)量和棒的強(qiáng)度。

以上制備開(kāi)孔型微孔塑料制品的方法主要存在兩大問(wèn)題：1、工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，成本高，如壓縮-燒結(jié)-擠出成型法和物理或機(jī)械穿孔法；2、微孔直徑和開(kāi)孔率難以根據(jù)產(chǎn)品用途加以控制，如物理發(fā)泡連續(xù)擠出法、化學(xué)發(fā)泡成型法。因此，尋求一種新的成型開(kāi)孔型微孔塑料型材的方法是推廣應(yīng)用開(kāi)孔型微孔塑料型材中亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種既能控制開(kāi)孔型微孔塑料型材孔徑大小與分布，以及開(kāi)孔率，又能簡(jiǎn)化成型工藝流程，便于生產(chǎn)工藝控制，降低生產(chǎn)成本的新的半熔融擠出成型加工方法。

本發(fā)明提供的半熔融擠出成型制備開(kāi)孔型微孔塑料型材的方法，該方法是將粒徑為40～1500目的預(yù)熱塑料粉末經(jīng)位于雙柱塞式擠出機(jī)上的加料裝置進(jìn)入加熱料筒后，在液壓驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)的柱塞擠壓下，被連續(xù)壓實(shí)輸送并加熱使塑料粉末的表面溫度達(dá)到其熔融溫度Tf±20℃時(shí)，即刻從機(jī)頭和口模擠出，隨后，擠出物經(jīng)冷卻定型、牽引裝置冷卻定型即可。

本發(fā)明所用的塑料粉末包括熱塑性樹(shù)脂低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、全密度聚乙烯、茂金屬聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚醚砜、聚芳砜中任何一種。當(dāng)其粒徑大于40目時(shí)，可以采用機(jī)械研磨、超臨界流體溶液噴霧粒化、液體介質(zhì)溶脹、在容器中加溫加壓工藝等一些現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)方法來(lái)進(jìn)行處理和調(diào)節(jié)粒徑。

本發(fā)明采用的加料裝置可以是鼓風(fēng)式、真空吸料式和強(qiáng)制性加料器；冷卻定型裝置可以根據(jù)型材截面幾何選用多板式定型、定型套定型、真空水槽定型、浮動(dòng)芯棒定型、滑動(dòng)定型、滾壓定型和自然風(fēng)冷卻定型中任何一種定型裝置；牽引裝置可以是與型材幾何形狀相適應(yīng)的履帶式、橡膠拖帶式、滾輪式牽引機(jī)；以上加料裝置、冷卻定型裝置和牽引裝置都是本技術(shù)領(lǐng)域常用的設(shè)備。