一种芳香族聚酯微孔发泡材料及其制备方法转让专利

申请号 : CN201510250083.4

文献号 : CN104817830B

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发明人 : 信春玲何亚东杨兆平郭亚峰闫宝瑞

申请人 : 北京化工大学

摘要 :

本发明公开了一种芳香族聚酯微孔发泡材料,由芳香族聚酯组合物经发泡工艺制备,该芳香族聚酯组合物包括芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5?5重量份,抗氧剂0.1?0.3重量份,扩链剂0?2重量份,泡孔成核剂0?2重量份;该芳香族聚酯微孔发泡材料表观密度为0.05?1.10g/cm3,闭孔率不小于80%。本发明还公开了该芳香族聚酯微孔发泡材料的多种制备方法。本发明的芳香族聚酯微孔发泡材料具有发泡温区宽,工艺控制容易,泡孔尺寸小且均匀,制品具有优异的耐热性和力学性能的特点。

权利要求 :

1.一种芳香族聚酯微孔发泡材料,由芳香族聚酯组合物经发泡工艺制备,其特征在于:所述芳香族聚酯组合物包括芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份;所述芳香族聚酯微孔发泡材料表观密度为0.05-1.10g/cm3,闭孔率不小于80%,所述山梨醇苄叉衍生物的分子式如下:其中,R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基。

2.根据权利要求1所述的芳香族聚酯微孔发泡材料,其特征在于:所述芳香族聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

3.根据权利要求1或2所述的芳香族聚酯微孔发泡材料,其特征在于:所述山梨醇苄叉衍生物的热分解温度不低于300℃。

4.根据权利要求3所述的芳香族聚酯微孔发泡材料,其特征在于:所述山梨醇苄叉衍生物的热分解温度不低于320℃。

5.根据权利要求1所述的芳香族聚酯微孔发泡材料,其特征在于,所述山梨醇苄叉衍生物为2,4-O-(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇(DMDBS)。

6.根据权利要求1所述的芳香族聚酯微孔发泡材料,其特征在于,所述山梨醇苄叉衍生物的添加量为所述芳香族聚酯总重量的1-3%。

7.一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法,包括:

(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合成芳香族聚酯组合物后加入挤出机中;所述山梨醇苄叉衍生物的分子式如下:其中,R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基;

(2)向所述挤出机中注入物理发泡剂,所述物理发泡剂的注入量为所述芳香族聚酯组合物总重量的0.1-10%,在所述挤出机内混合均匀;

(3)将含有所述物理发泡剂的所述芳香族聚酯组合物熔体冷却到220-250℃,口模压力大于3MPa,经口模发泡定型得到芳香族聚酯微孔发泡材料。

8.一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法,包括

(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-5重量份,按比例混合后加入挤出机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融,所述化学发泡剂分解放出挥发性气体,在所述挤出机内混合均匀;所述山梨醇苄叉衍生物的分子式如下:其中,R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基;

(2)含有所述化学发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过口模挤出并经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。

9.一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法,包括:

(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;所述山梨醇苄叉衍生物的分子式如下:其中,R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基;

(2)将物理发泡剂送入所述注塑机内的芳香族聚酯聚合物熔体中,所述物理发泡剂的加入量为芳香族聚酯组合物总重量的0.1-1%,在注塑机内混合均匀;

(3)将含有所述物理发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。

10.一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法,包括:

(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-1重量份按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;所述山梨醇苄叉衍生物的分子式如下:其中,R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基;

(2)将含有所述化学发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法,其特征在于:所述山梨醇苄叉衍生物的添加量为所述芳香族聚酯总重量的1-3%。

说明书 :

一种芳香族聚酯微孔发泡材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种芳香族聚酯发泡材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 泡沫塑料是以塑料为基体,其中填充有大量气泡的复合材料,因而具有质量轻、节省物料、比强度高、热导率低、隔热隔音性能优良、能吸收冲击载荷等优异性能,故而广泛用作包装、隔热、防冻保温、缓冲防振、消音材料,在建筑、运输、日常生活用品、包装以及航天、航海、国防等领域得到了非常广泛的应用。传统的如聚氨酯泡沫(PU),聚乙烯泡沫(PE)以及聚苯乙烯泡沫(PS)等,由于材料本身及加工方法上均有一定的不足,如聚氨酯泡沫在制备过程中会释放出异氰酸酯等对人体有害的残留物,而且发泡后的聚氨酯存在难以回收的问题。聚苯乙烯泡沫塑料由于其耐温性较低,使用领域受到一定限制。聚乙烯泡沫塑料力学性能差以及耐热性不高的缺点等。因此,人们一直致力于开发高性能的泡沫塑料以拓宽发泡材料的应用领域,满足社会和科技发展中日益增加的对材料性能的要求。
[0003] 芳香族聚酯具有优异的耐热性和力学性能,相比于传统的泡沫塑料,具有高温下尺寸稳定性好、优异的机械性能和抗疲劳性、低烟、阻燃、无毒、低吸水率、良好的气体阻隔性以及可回收再利用等优点,在电子工业、缓冲包装、建筑材料、交通运输、风力发电等领域具有广泛应用前景。
[0004] 中国发明专利申请CN201280042030.8公开了一种模内发泡成型用芳香族聚酯系树脂发泡颗粒及其制备方法,该发明公开的发泡颗粒通过挤出方法将发泡剂与聚酯熔体混合均匀后,经口模挤出发泡并冷却切粒得到,可采用模内成型方法二次发泡成型制品,该可发泡颗粒的体密度为0.05-0.7g/cm3,结晶度低于15%。为了提高可发泡颗粒的闭孔率,采用特性粘度为0.8-1.1的芳香族聚酯,并添加0.01-5重量份的交联剂以提高聚酯树脂的分子量,使其Z均分子量高于2X105。该发明公开的技术方案为了能更好地进行二次发泡,控制可发泡颗粒的结晶度较低(低于15%),发泡制品的耐热性降低,不能充分发挥芳香族聚酯的性能。
[0005] 美国专利US5679295A公开了一种采用复合发泡剂挤出制备PET发泡制品的方法,该方法采用特性粘度大于0.8dl/g的PET树脂,至少50mol%的庚烷、辛烷或环戊烷和丁烷、四氟乙烷、CO2等作为复合发泡剂,调节发泡剂在发泡温度下在PET中的溶解压力低于4.5MPa,在PET的玻璃化转变温度时,溶解压力低于0.1MPa。该发明公开的技术方案采用多组分发泡剂,工艺复杂,且发泡时控制压力比较低,得到发泡制品的孔径较大,材料的韧性和导热性能降低。
[0006] 中国发明专利申请CN102504498A公开了一种发泡PET片材及制备方法,该发泡片材由PET树脂100重量份,成核剂0.1-10重量份,泡孔稳定剂0.1-10重量份,复合发泡剂1.5-1.8重量份组成,经挤出机混合后,挤出发泡成型。该专利公开的技术方案采用化学发泡剂作为辅助发泡剂,化学发泡剂分解产生的小分子易造成聚酯热降解,增加了工艺复杂性,制品性能较低,得到发泡片材的表观密度大。
[0007] 中国发明专利申请CN101544812公开了一种发泡CPET片材及其制备方法,该片材由PET100重量份,加入0.1-40重量份的发泡助剂、0.1-5重量份的发泡剂混合均匀,挤出发泡成型。所述发泡助剂由0.1-30重量份乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物组成或核壳结构的丙烯酸酯类物质、0.1-10重量份高活性多官能团物质、0.3-10重量份结晶成核剂和10-100重量份载体树脂均匀混合制备得到。
[0008] 在现有技术中,为了克服芳香族聚酯熔体粘度低难以维持泡孔结构,容易造成泡孔塌陷以及合并等缺点,通过添加交联剂提高PET的粘度,但该技术容易造成形成交联结构,且有交联剂残余对制品的回收利用不利。另一方面,芳香族聚酯结晶速率较慢,发泡制品难以定型,且很难得到微孔PET发泡制品。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点,提供一种芳香族聚酯微孔发泡材料及其制备方法,其具有发泡温区宽,工艺控制容易、生产成本低,制品具有优异的耐热性和力学性能的特点。
[0010] 为了实现本发明的目的,本发明提供了如下技术方案:
[0011] 本发明提供一种芳香族聚酯微孔发泡材料,由芳香族聚酯组合物经发泡工艺制备,该芳香族聚酯组合物包括芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份。该芳香族聚酯微孔发泡材料的表观密度为0.05-0.50g/cm3,闭孔率不小于80%。
[0012] 根据本发明的一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的一个实施方式,其包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合成芳香族聚酯组合物后加入挤出机中;(2)向所述挤出机中注入物理发泡剂,所述物理发泡剂的注入量为所述芳香族聚酯组合物总重量的0.1-10%,在所述挤出机内混合均匀;(3)将含有所述物理发泡剂的所述芳香族聚酯组合物熔体冷却到220-250℃,口模压力大于3MPa,经口模发泡定型得到芳香族聚酯微孔发泡材料。
[0013] 根据本发明的一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的另一个实施方式,其包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-5重量份,按比例混合后加入挤出机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融,所述化学发泡剂分解放出挥发性气体,在所述挤出机内混合均匀;(2)含有所述化学发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过口模挤出并经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。
[0014] 根据本发明的一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的再一个实施方式,包括(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;(2)将物理发泡剂送入所述注塑机内的芳香族聚酯聚合物熔体中,所述物理发泡剂的加入量为芳香族聚酯组合物总重量的0.1-1%,在注塑机内混合均匀;(3)将含有所述物理发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。
[0015] 根据本发明的一种芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的再一个实施方式,包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-1重量份按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;(2)将含有所述化学发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。

附图说明

[0016] 图1是表示260℃下,添加不同含量DMDBS的PET的熔体储能模量与频率关系图。
[0017] 图2是表示260℃下,添加不同含量DMDBS的PET的复数粘度与频率的关系图。
[0018] 图3为实施例1得到的PET微孔发泡扫描电镜照片。
[0019] 图4为对比例1得到的PET微孔发泡扫描电镜照片。

具体实施方式

[0020] 本发明提供的芳香族聚酯微孔发泡材料,由芳香族聚酯组合物经发泡工艺制备,该芳香族聚酯组合物包括芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份。
[0021] 芳香族聚酯是指由芳香族二羧酸和二元醇通过聚合反应得到的聚合物,其大分子主链结构中含有苯环结构,如聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸丙二醇酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯等,优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。此外,芳香族聚酯树脂除了芳香族二羧酸和二元醇外,还可含有第三共聚组分,如间苯二酚等。芳香族聚酯可以是一种或多种芳香族聚酯的共混物。较适合为聚对苯二甲酸乙二醇酯的均聚物或共聚物。也可以是通用纤维用聚酯或瓶用聚酯,或回收的瓶用聚酯经扩链改性得到的。
[0022] 芳香族聚酯的特性粘度不小于0.8dl/g,较合适芳香族聚酯的特性粘度不小于1.0dl/g,特性粘度根据GB/T14190-2008方法测试(溶剂采用苯酚/四氯乙烷(质量比50/
50))。芳香族聚酯的特性粘度太低不能包裹生长的气泡,易造成气泡合并或破裂。
[0023] 山梨醇苄叉衍生物是指山梨醇与醛类化合物进行缩合反应得到的苄叉基的山梨醇衍生物,其分子式如下:
[0024]
[0025] R1、R2表示氢原子、碳原子数为1~4的烷基或烷氧基、含羟基或卤素的烷基。常用的包括2,4-O-(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇(DMDBS)、二亚苄基-山梨醇(DBS)、对甲基苯亚甲基山梨醇(DMBS)。本发明较适合选用具有较高热稳定性的山梨醇化合物,其热分解温度不低于300℃,较适合不低于320℃,热分解温度采用热失重方法测试,气氛为空气。
[0026] 发明人经过大量的实验研究发现,山梨醇苄叉衍生物在芳香族聚酯熔体中可以通过氢键自组装成纳米纤维网络。该纳米纤维网络可以与芳香族聚酯大分子链之间形成物理缠结点,提高芳香族聚酯的熔体粘度及熔体弹性,如图1和2所示。图1和2为不同2,4-O-(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇(DMDBS)含量的PET熔体在260℃下的旋转流变测试结果,图1为储能模量-频率扫描曲线,图2为复数粘度-频率扫描曲线。从图1可以看,当DMDBS含量为0时,PET熔体在低频区表现出较为明显的频率依赖性和液相流变学行为,当DMDBS含量为
0.5wt%及以上时,低频区储能模量明显升高,且出现一平台区,表现出固体材料行为,这是由于DMDBS自组装形成的纳米纤维网引起PET熔体弹性增加的结果。另从图2可以看出,添加DMDBS的PET熔体在低频区的复数粘度明显增大,且随频率变化粘度降低更多,表明剪切变稀更明显,这是由于DMDBS自组装网络与PET大分子链相互缠结,体系的缠结密度增加从而使剪切变稀现象更明显。PET树脂熔体粘度及熔体弹性增加有利于发泡过程中泡孔壁保持,避免泡孔间的合并塌陷。
[0027] 本发明中山梨醇苄叉衍生物的添加量为芳香族聚酯重量的0.5-5%,较合适为1-3%。山梨醇苄叉衍生物添加量太少,形成的网络结构不足以与聚酯发生物理缠结,对聚酯的熔体粘弹性影响较小;山梨醇苄叉衍生物添加量超过5%,形成的纳米微纤网络结构会抑制泡孔生长,且会造成聚酯熔体的粘弹性恶化,发泡工艺不易控制。
[0028] 为了提高芳香族聚酯的分子量,本发明芳香族聚酯组合物中还可加入扩链剂,扩链剂是指含有能与聚酯末端的羧基或羟基发生反应的双官能团或多官能团化合物,以增加聚酯的分子量或产生支化结构。包括多元酸酐类如均苯四甲酸二酐(PMDA)、多官能团环氧树脂如四官能团环氧树脂、双噁唑啉等。扩链剂的含量为芳香族聚酯总重量的0-2%,较合适为0.3-1.0%。
[0029] 本发明中所述的泡孔成核剂可以为无机成核剂或有机成核剂,无机成核剂包括滑石粉、碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土等,有机成核剂为偶氮二甲酰胺(AC)等,较适合为滑石粉、偶氮二甲酰胺中的一种。泡孔成核剂的加入量为芳香族聚酯总重量的0-2%,。
[0030] 为了避免高温加工中聚酯的热降解,本发明芳香族聚酯组合物中添加0.1-0.3重量份的抗氧剂,所述的抗氧剂为聚合物加工中常用的抗氧剂,如四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,商品名为抗氧剂1010。抗氧剂也可以是由主抗氧剂与助抗氧剂的复配物。
[0031] 本发明所述芳香族聚酯微孔发泡材料的表观密度为0.05-1.10g/cm3,较适合为0.10-0.80g/cm3。表观密度根据标准GB1033-86进行测试。
[0032] 本发明所述芳香族聚酯微孔发泡材料的闭孔率不大于80%,使用ULTRAFOAM 1000(美国Quantachrome Instruments公司)测定发泡样品的闭孔率。
[0033] 为了提高材料的阻燃性能,本发明所述芳香族聚酯微孔发泡材料中还可加入阻燃剂,包括无机阻燃剂和有机阻燃剂。
[0034] 根据本发明的芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的一个实施方式,其采用物理挤出发泡法,包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合后加入挤出机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;(2)将物理发泡剂通过安装在挤出机机筒上的注气口计量泵送入挤出机内的聚合物熔体中,物理发泡剂的加入量为芳香族聚酯组合物总重量的0.1-10%,在挤出机内混合均匀;(3)降低发泡剂注入口至机头出口之间的温度,控制机头处熔体温度为220-250℃,熔体压力不低于3MPa;含有发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过口模挤出并经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。
[0035] 这里,挤出机为物理发泡常用挤出系统,可以采用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或单螺杆挤出机串联单螺杆挤出机、双螺杆挤出机串联单螺杆挤出机,挤出机的机筒上开设有发泡剂注入口。
[0036] 芳香族聚酯在加入挤出机前需要充分干燥以除去水分以免在挤出机中受热降解。较合适在100℃下真空干燥12小时,然后在140℃下干燥12小时。其他添加成分也需要预先干燥。干燥好后的芳香族聚酯及添加剂需密封保存,或立即加入挤出机中。较合适挤出机喂料装置具有烘干装置,或有惰性气体密封保护装置。
[0037] 物理发泡剂为戊烷、丁烷、庚烷等低分子量烷烃类发泡剂,或二氧化碳、氮气等惰性气体发泡剂。较适合为二氧化碳、戊烷。
[0038] 发泡时,可以采用片材口模或板材口模,得到芳香族聚酯发泡片材或发泡板材。口模出口后经冷却定型装置冷却定型后得到需要截面形状的制品。
[0039] 根据本发明的芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的另一种实施方式,其为化学挤出发泡法,包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-5重量份,按比例混合后加入挤出机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融,化学发泡剂分解放出挥发性气体,在挤出机内混合均匀;(2)含有发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过口模挤出并经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。
[0040] 化学发泡剂为吸热类发泡剂,可以为偶氮二甲酰胺、(4,4)-双氧苯磺酰肼,对甲苯磺酰胺氨基脲,和5-苯基四唑。较适合是偶氮二甲酰胺。
[0041] 根据本发明芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的再一个实施方式,其采用物理发泡注塑成型工艺,包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;(2)将物理发泡剂通过安装在挤出机机筒上的注气口计量泵送入注塑机内的聚合物熔体中,物理发泡剂的加入量为芳香族聚酯组合物总重量的0.1-1%,在注塑机内混合均匀;(3)将含有物理发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。该物理发泡剂,诸如二氧化碳或氮气,较合适为氮气。注入量为芳香族聚酯混合物总重量的0.1-1%,较合适为0.3-0.6%。
[0042] 根据本发明芳香族聚酯微孔发泡材料的制备方法的再一个实施方式,其采用化学发泡注塑成型工艺,包括:(1)将芳香族聚酯100重量份,山梨醇苄叉衍生物0.5-5重量份,抗氧剂0.1-0.3重量份,扩链剂0-2重量份,泡孔成核剂0-2重量份,化学发泡剂0.1-1重量份按比例混合后加入注塑机中,在加热及螺杆剪切塑化作用下使其熔融;(2)将含有所述化学发泡剂的芳香族聚酯熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中经冷却定型后得到芳香族聚酯微孔发泡材料。较合适的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺,加入量为芳香族聚酯总重量的0.1-1%,较适合为0.2-0.5%。
[0043] 实施例:
[0044] 通过下列实施例和对比例详细说明本发明技术方案。
[0045] 实施例1:
[0046] 原料:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),特性粘度0.80dl/g(依据GB/T14190-2008)测试,溶剂为苯酚/1,1,2,2,-四氯乙烷(质量比50/50),中石化仪征化纤有限公司;1,3:2,4-二-(3,4-二亚基苄叉基)-山梨醇英文名称1,3:2-4-bis(3,4-dimethylbenzylidene)sorbitol,简称DMDBS,热分解温度320℃,型号ZC-3,烟台只楚合成化学有限公司。热分解温度采用热失重分析仪测试,升温速率10℃/min,热失重曲线上,失重速率最大值为热分解温度。
[0047] 抗氧剂Irganox1010,德国BASF公司。
[0048] 滑石粉,1000目,北京利国伟业粉体材料有限公司。
[0049] 二氧化碳,纯度99.5%,北京氧气厂。
[0050] 发泡工艺:将对聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、DMDBS、抗氧剂、滑石粉等预先干燥,干燥工艺为:PET,100℃,真空干燥12小时,然后140℃,真空干燥12小时;DMDBS,抗氧剂、滑石粉干燥工艺,100℃,鼓风干燥2小时。将干燥好的原料按照一定的比例(如表1所示)称重后,在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入转动的同向旋转的双螺杆挤出机中(双螺杆直径为45mm,长径比为40),通过计量泵送系统将一定比例的二氧化碳泵送入挤出机中的聚合物熔体。螺杆转动下,注入的二氧化碳和PET树脂熔体形成均相溶液,向机头出口处输送,双螺杆挤出机出口串联一熔体泵,熔体泵出口有片材口模,片材口模尺寸为200X0.6mm。控制单螺杆挤出机和机头处的温度,使机头处熔体温度为250℃,机头压力为5MPa,挤出机各段工艺参数见表2所示。得到PET发泡片材。
[0051] 性能表征:采用分析天平,按标准GB1033-86测试发泡制品的表观密度。使用ULTRAFOAM 1000(美国Quantachrome Instruments公司)测定发泡样品的闭孔率。泡孔结构主要是指泡孔尺寸和泡孔密度,具体测试方法为:将样品浸入液氮,然后取出脆断,制成样片,再对其断口表面喷金,用SEM观察断口形貌。利用图形分析软件Image-pro对电镜扫描照片进行处理,所统计泡孔个数大于100个。泡孔尺寸是发泡样品泡孔的平均直径,由软件直接算得;泡孔密度是每立方厘米未发泡样品中泡孔的个数。
[0052] PET发泡片材拉伸性能根据GB/T9641-1988测试,压缩强度根据GB/T8813-2008测试,冲击强度根据GB/T 1043.1-2008测试
[0053] 测试结果见表1所示。
[0054] 实施例2-3
[0055] 采用与实施例1相同的发泡工艺,不同之处在于原料中各组分的含量不同,发泡工艺中熔体温度不同。其中实施例3-4中,添加扩链剂均苯四甲酸二酐(PMDA),分析纯,国药集团化学试剂公司产。
[0056] 实施例4
[0057] 聚对苯二甲酸乙二醇酯,特性粘度1.0dl/g(依据GB/T 14190-2008)测试,溶剂为苯酚/1,1,2,2,-四氯乙烷(质量比50/50),中石化仪征化纤有限公司;
[0058] 二苄基山梨醇,Millad NX8001,热分解温度300℃,美国Millken公司[0059] 抗氧剂Irganox1010,德国BASF公司。
[0060] 滑石粉,1000目,北京利国伟业粉体材料有限公司。
[0061] 偶氮二甲酰胺,化学纯,市售
[0062] 将对聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、二苄基山梨醇Millad NX8001、抗氧剂、滑石粉、化学发泡剂等预先干燥,干燥工艺为:PET,100℃,真空干燥12小时,然后140℃,真空干燥12小时;Millad NX8001,抗氧剂、滑石粉干燥工艺,100℃,鼓风干燥2小时。将干燥好的原料按照一定的比例(如表1所示)称重后,在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入转动的单螺杆挤出机中(单螺杆直径为65mm,长径比为40),在螺杆旋转作用下聚合物熔融,化学发泡剂分解释放出可挥发性气体,并与聚合物熔体混合均匀,在靠近机头出口处逐渐降低各区温度,使口模出口处熔体温度在245℃之间向机头出口处输送,口模出口为片材口模,片材口模尺寸为200X0.6mm。挤出机各段工艺参数见表2所示,得到PET发泡片材。
[0063] 与实施例相同的测试方法测试所得PET发泡片材的性能,结果如表1所示。
[0064] 实施例5
[0065] 与实施例1相同的材料,不同之处在于各组分含量不同,具体见表1所示;发泡工艺不同,为注塑发泡,具体如下:
[0066] 将对聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、DMDBS、抗氧剂、滑石粉等预先干燥,干燥工艺为:PET,100℃,真空干燥12小时,然后140℃,真空干燥12小时;DMDBS,抗氧剂、滑石粉干燥工艺,100℃,鼓风干燥2小时。将干燥好的原料按照一定的比例(如表1所示)称重后,在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm,长径比为
30),通过计量泵送系统将一定比例的氮气泵送入挤出机中的聚合物熔体。在螺杆转动下,注入的氮气和PET树脂熔体形成均相溶液,控制注塑机背压为18MPa,注塑机内熔体温度260℃,注塑机各段工艺参数见表3所示,将混合塑化好的含有发泡剂的PET熔体注入到平板模具中,得到PET微孔发泡材料。将得到的PET微孔发泡材料进行性能测试结果如表4所示。
[0067] 实施例6
[0068] 与实施例5的材料和工艺相同,不同之处在于各组分含量不同,具体见表3所示,将得到的微孔发泡材料进行性能测试,测试结果如表4所示。
[0069] 实施例7
[0070] 与实施例4的材料相同,不同之处在于各组分的含量不同,具体见表3所示。发泡工艺为化学发泡剂注塑发泡,具体如下:
[0071] 将对聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、二苄基山梨醇,Millad NX8001、抗氧剂、滑石粉、化学发泡剂等预先干燥,干燥工艺为:PET,100℃,真空干燥12小时,然后140℃,真空干燥12小时;DMDBS,抗氧剂、滑石粉干燥工艺,100℃,鼓风干燥2小时。将干燥好的原料按照一定的比例(如表1所示)称重后,在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm,长径比为30),在螺杆转动下,化学发泡剂分解释放出可挥发性气体,并与PET树脂熔体形成均相溶液,控制注塑机背压为18MPa,注塑机内熔体温度275℃,注塑机各段工艺参数见表3所示,将混合塑化好的含有发泡剂的PET熔体注入到平板模具中,得到PET微孔发泡制品,将得到的PET微孔发泡材料进行性能测试结果如表4所示。
[0072] 实施例8
[0073] 与实施例7相同的材料和工艺,不同之处在于各组分含量不同,发泡工艺参数不同,具体见表3所示,得到PET微孔发泡材料的性能测试结果如表4所示。
[0074] 对比例1
[0075] 与实施例1相同的发泡工艺,不同之处在于芳香族聚酯组合物成分不同,该对比例中不添加山梨醇化合物,具体各组分含量及工艺条件见表1所示,得到PET发泡材料的性能如表2所示。
[0076] 对比例2
[0077] 与实施例4相同的发泡工艺,不同之处在于芳香族聚酯组合物的成分不同,该对比例中不添加山梨醇化合物,具体各组分含量及工艺条件见表1所示,得到PET发泡材料的性能如表2所示。
[0078] 对比例3
[0079] 与实施例5相同的发泡工艺,不同之处在于芳香族聚酯组合物的成分不同,该对比例中不添加山梨醇化合物,具体各组分含量及工艺条件见表3所示,得到PET发泡材料的性能如表4所示。
[0080] 对比例4
[0081] 与实施例7相同的发泡工艺,不同之处在于芳香族聚酯组合物的成分不同,该对比例不添加山梨醇化合物,具体各组分含量及工艺条件见表3所示,得到PET发泡材料的性能如表4所示。
[0082] 表1
[0083]
[0084] 表2
[0085]
[0086] 表3
[0087]
[0088] 表4
[0089]
[0090] 尽管前面的描述和附图代表本发明内容的示例性实施例,应当理解,在不脱离所附权利要求书的等同特征的精神、范围和领域的情况下,可以做出各种增补、修改和替换。具体地,本领域技术人员应当清楚,在不脱离其精神或基本特征的情况下,本发明可以以其它的形式、结构、布置、比例、尺寸,以及与其它元件、材料和部件来实施。此外,可在本发明内容的范围内进行本文描述的方法/工艺的许多变化。本领域的技术人员将进一步了解,该实施例可以被用于结构、布置、比例、尺寸、材料和部件的许多修改,或者,在本发明内容的实践中,特别适合于特定环境和操作要求,而不偏离本文所描述的原理。因此,目前发明的实施例在所有方面都应当被认为是说明性的而非限制性的。所附权利要求应被宽泛地解释,以包括可以通过本领域技术人员在不脱离等同特征的范围和领域的情况下可以作出的本发明的各种变型和实施例。