[發(fā)明專利]一種均一的聚丙烯發(fā)泡厚板的生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410796692.5
• 申請(qǐng)日: 2014-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104476711B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉崢嶸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇微賽新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C44/02
• 分類號(hào): B29C44/02;B29C44/34;B29C47/14;B29C47/90;B29L7/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司32206
• 代理人: 杜靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子發(fā)泡材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種均一的聚丙烯微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)厚板的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

聚合物微孔發(fā)泡材料是特指泡孔小于尺寸100μm，孔密度大于1.0×10⁶個(gè)/cm³的聚合物多孔發(fā)泡材料。由于其具有的輕質(zhì)高強(qiáng)、節(jié)約材料等特點(diǎn)，微孔發(fā)泡材料具有廣泛的應(yīng)用前景。在眾多的聚合物微孔發(fā)泡材料中，聚丙烯(PP)微孔發(fā)泡材料具有良好的機(jī)械性能，較高的熱變形溫度，耐化學(xué)品性，表面保護(hù)性能，并易于回收循環(huán)使用。通過(guò)使用超臨界二氧化碳或超臨界氮?dú)獍l(fā)泡得到的聚丙烯微孔發(fā)泡材料，清潔無(wú)污染。特別地，制品厚度較大的聚丙烯微孔發(fā)泡板材，如厚度大于10mm是三明治夾芯復(fù)合材料的理想芯材，可應(yīng)用于保溫車(chē)、冷藏車(chē)的隔熱板，汽車(chē)、客車(chē)和軌道交通車(chē)輛的頂棚、地板等，并應(yīng)用于船舶、建筑等的隔熱保溫。

常見(jiàn)的連續(xù)擠出發(fā)泡法很難制得聚丙烯發(fā)泡厚板。受原料樹(shù)脂、氣體在熔體中的分散水平、模頭出的降壓速率、發(fā)泡體芯部的熱量移除等因素的限制，連續(xù)擠出發(fā)泡只適合于生產(chǎn)厚度相對(duì)較小，一般厚度小于5mm的微孔發(fā)泡片材。

固態(tài)發(fā)泡法是制備聚合物微孔發(fā)泡材料的常用方法。固態(tài)發(fā)泡過(guò)程是指發(fā)泡溫度低于聚合物的流動(dòng)溫度，聚合物仍然處于固態(tài)的條件下，是高壓氣體溶解擴(kuò)散進(jìn)入聚合物基體，然后通過(guò)快速泄壓誘導(dǎo)泡孔成核和生長(zhǎng)的發(fā)泡過(guò)程。在固態(tài)發(fā)泡過(guò)程中，高壓氣體通過(guò)分子擴(kuò)散作用滲透進(jìn)入聚合物基體，達(dá)到擴(kuò)散平衡的飽和時(shí)間取決于發(fā)泡溫度、氣體壓力、聚合物樹(shù)脂種類及其厚度。對(duì)于通常的固態(tài)發(fā)泡過(guò)程，氣體在大多數(shù)聚合物中的擴(kuò)散速度較慢，達(dá)到溶解平衡所需的飽和時(shí)間較長(zhǎng)。特別是隨著制品厚度的增加，飽和時(shí)間將大大延長(zhǎng)。因此，目前的固態(tài)發(fā)泡法常應(yīng)用于制備厚度較小的片材，而制備厚度較大的微孔發(fā)泡板材時(shí)泡孔不均勻，發(fā)泡耗時(shí)較長(zhǎng)，效率較低。

中國(guó)專利PCT/CN2012/084503公開(kāi)了一種聚丙烯微孔發(fā)泡厚板的生產(chǎn)方法，該方法采用帶有芯部的聚丙烯板材為母板，采用平板發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行發(fā)泡。由于母板的芯部結(jié)構(gòu)，該方法制得的發(fā)泡板材內(nèi)部存在芯部遺留的空洞，整體結(jié)構(gòu)不均一，芯部結(jié)構(gòu)在發(fā)泡后空洞變大，結(jié)構(gòu)各異，影響板材整體的機(jī)械性能、保溫性能。同時(shí)，在板材的后續(xù)加工中，芯部遺留的空洞不能作為片材使用，而產(chǎn)生大量的廢料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種均一的聚丙烯微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)厚板的生產(chǎn)方法，具體的過(guò)程包括如下步驟：

(1)提供熱量的溫控系統(tǒng)將平板發(fā)泡模具升溫至發(fā)泡溫度；

(2)將結(jié)構(gòu)均一的聚丙烯母板放入平板發(fā)泡模具內(nèi)，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)平板發(fā)泡模具合模，液壓系統(tǒng)加壓至10-35MPa，高壓氣體輸送系統(tǒng)向平板發(fā)泡模具內(nèi)導(dǎo)入高溫高壓氣體，高溫高壓氣體的壓力為5-30MPa，優(yōu)選5-25MPa，發(fā)泡溫度和時(shí)間需滿足：t＝0.227*(T-150)²+0.004083*(P-17.5)⁴+40，其中t為發(fā)泡時(shí)間/min；T為發(fā)泡溫度/℃；P為發(fā)泡壓力/MPa，即高溫高壓氣體的壓力，其中，t取值為30-250min，優(yōu)選40-230min；高溫高壓的氣體從聚丙烯母板的表面擴(kuò)散進(jìn)入聚合物基體；

(3)達(dá)到溶解平衡后，快速泄壓系統(tǒng)快速泄去平板發(fā)泡模具內(nèi)的氣體并通過(guò)氣體回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，模具開(kāi)模，聚丙烯母板從模具內(nèi)彈出并發(fā)泡，得到聚丙烯微孔發(fā)泡材料。

所述聚丙烯母版的厚度為2-30mm。

所述的發(fā)泡溫度低于聚丙烯的熔點(diǎn)，優(yōu)選的，發(fā)泡溫度130-160℃；

所述的高溫高壓氣體為二氧化碳或氮?dú)饣蚨呷我獗壤幕旌衔铮?/p>

所述的平板發(fā)泡模具具有密封材料，所述密封材料為鈹銅、鋁、石墨或聚四氟乙烯的任意一種或多種的復(fù)合物。

所述聚丙烯母板，通過(guò)擠出成型生產(chǎn)線制備，完整的擠出生產(chǎn)線包括混料機(jī)、螺桿擠出機(jī)、專用平板擠出模頭、冷卻定型臺(tái)、噴淋水箱、牽引機(jī)和切割機(jī)；具體制備過(guò)程為：

(1)將聚丙烯原料吸入螺桿擠出機(jī)料斗，在70-80℃烘干；

(2)干燥好的原料通過(guò)螺桿擠出機(jī)的塑化，混合，螺桿擠出機(jī)的參數(shù)設(shè)定為：螺桿溫度160-250℃，模頭溫度160-180℃，熔體壓力5-15MPa，主機(jī)轉(zhuǎn)速10-50rpm；

(3)塑化好的聚丙烯熔體通過(guò)專用平板擠出模頭成型；

(4)熔融態(tài)的聚丙烯擠出板在牽引機(jī)的拉力下通過(guò)冷卻定型臺(tái)，得到初步冷卻和定型，牽引機(jī)的牽引速率為：10-50cm/min，冷卻定型臺(tái)的溫度為5-20℃；