[發(fā)明專利]一種熱塑性聚酯擠出發(fā)泡成型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811534002.3
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109605708B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 信春玲;張飛飛;吳仲景;何亞東;李東生
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué);南京創(chuàng)博機(jī)械設(shè)備有限公司
• 主分類號: B29C48/375
• 分類號: B29C48/375;B29C48/92;C08J9/14;C08L67/02;C08K13/02;C08K3/34;C08K5/134;C08K5/20
• 代理公司: 北京京萬通知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

本發(fā)明提供了一種熱塑性聚酯擠出發(fā)泡成型方法，包括：將熱塑性聚酯、潤滑劑和發(fā)泡助劑加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融，雙螺桿擠出機(jī)的出口壓力為3MPa～10MPa；在熱塑性聚酯熔體中通入物理發(fā)泡劑，混合后經(jīng)熔體泵送至單螺桿擠出機(jī)中，單螺桿擠出機(jī)的入口壓力為15MPa～25MPa；通過單螺桿擠出機(jī)將含有物理發(fā)泡劑的熱塑性聚酯熔體的溫度降低，經(jīng)口模擠出發(fā)泡，冷卻定型得到熱塑性聚酯發(fā)泡制品。該方法面通過添加耐高溫潤滑劑以及采用熔體泵調(diào)控實現(xiàn)了熱塑性聚酯發(fā)泡成型的高效、穩(wěn)定、高品質(zhì)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物擠出成型方法，特別涉及一種熱塑性聚酯擠出發(fā)泡成型的方法。

背景技術(shù)

泡沫塑料是以塑料為基體，其中填充有大量氣泡的復(fù)合材料，因而具有質(zhì)量輕、節(jié)省物料、比強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、隔熱隔音、能吸收沖擊載荷等優(yōu)異性能，故而廣泛用作包裝、隔熱、防凍保溫、緩沖防振、消音材料，在建筑、運輸、日常生活用品、包裝以及航天、航海、國防等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)聚合物泡沫如聚氨酯泡沫(PU)、聚乙烯泡沫(PE)以及聚苯乙烯泡沫(PS)等，在材料本身性能及加工方法上均有一定的不足。例如，聚氨酯泡沫在制備過程中會釋放出異氰酸酯等對人體有害的殘留物，而且發(fā)泡后的聚氨酯存在難以回收的問題，聚苯乙烯泡沫塑料由于其耐高溫性能較差，使用領(lǐng)域受到一定限制，聚乙烯泡沫塑料存在力學(xué)性能差以及耐熱性不高等缺點。因此，人們一直致力于開發(fā)高性能的泡沫塑料以拓寬發(fā)泡材料的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足社會和科技發(fā)展中日益增加的對材料性能的要求。

熱塑性聚酯具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能，相比于傳統(tǒng)的泡沫塑料，熱塑性聚酯泡沫具有高溫下良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)異的機(jī)械性能和抗疲勞性、低煙、阻燃、無毒、低吸水率、良好的氣體阻隔性以及可回收再利用等優(yōu)點，在電子工業(yè)、緩沖包裝、建筑材料、交通運輸、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

為了克服熱塑性聚酯熔體強(qiáng)度低難以維持泡孔結(jié)構(gòu)，容易造成泡孔塌陷以及合并等缺點，現(xiàn)有技術(shù)主要通過添加擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑提高聚酯的黏度。例如，美國專利USUS4981631公開了聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)發(fā)泡托盤，采用支化劑均苯四甲酸二酐(PMDA)提高PET熔體粘彈性，并添加1-6％的聚烯烴(PP，PE)作為成核劑，最大發(fā)泡倍率2倍。US3553157公開了將0.5-1wt％的PMDA與PET混合后加入擠出機(jī)提高PET熔體粘度的方法，但沒有涉及發(fā)泡生產(chǎn)。日本專利59-210955(1984年)公開了PET發(fā)泡方法，將PET與0.01-2mol％PMDA和0.03-2.5mol％的多官能團(tuán)環(huán)氧化合物混合提高PET的熔體強(qiáng)度。US5000991和US5134028公開了制備PET發(fā)泡的工藝，該過程的特點在于含有兩個或多個酸酐基團(tuán)的化合物，如PMDA加入PET中。其中，US5000991專利公開了PMDA的用量在0.05-5.0wt％，指出當(dāng)PMDA含量超過5％，將有凝膠生成。PMDA與PET的混合方法包括：直接混合后加入擠出機(jī)，或預(yù)先造成母料(以PET或其他聚合物為基體)再加入，或先加入PET，熔融后再加入PMDA，但并沒比較這幾種工藝的優(yōu)缺點及對PET發(fā)泡的影響。此外，US5000991專利還公開了添加0.05-5％碳酸鈉，并說明加入碳酸鈉能使發(fā)泡材料具有更高的拉伸延伸率和更細(xì)小的泡孔。US5958164公開了一種熱塑性聚酯擠出發(fā)泡方法，采用回收和原生PET作為原料，免干燥直接擠出發(fā)泡，采用PMDA和碳酸鈉作為擴(kuò)鏈劑，丁烷作為發(fā)泡劑，制備出PET發(fā)泡片材，片材密度0.23-0.26g/cm³。EP2163577A1公開了發(fā)泡聚酯用擴(kuò)鏈劑母粒的制備工藝，擴(kuò)鏈劑母粒包括酸酐化合物、抗氧劑和噁唑啉化合物等，能平衡反應(yīng)擠出過程中的壓力和扭矩波動使得反應(yīng)擠出發(fā)泡過程更穩(wěn)定進(jìn)行。

以上專利公開的均是采用多官能團(tuán)擴(kuò)鏈劑提高PET樹脂的粘度來改善其發(fā)泡性能。通常擴(kuò)鏈劑的官能團(tuán)數(shù)大于2，優(yōu)選大于4或更多。這就造成在擠出擴(kuò)鏈反應(yīng)過程中，體系粘度會突然增大，使得擠出系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，扭矩增大，熔體向機(jī)頭下游輸運困難，且過高的熔體粘度和熔體彈性，使得熔體經(jīng)過發(fā)泡機(jī)頭小的口模間隙時容易出現(xiàn)嚴(yán)重的熔體破裂現(xiàn)象，造成制品表面粗糙和氣體逃逸，如鯊魚皮現(xiàn)象，難以獲得合格的發(fā)泡制品。

發(fā)明內(nèi)容