專利名稱：一種聚氯乙烯發(fā)泡材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高發(fā)泡倍率發(fā)泡材料的制備方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及聚氯乙烯(PVC)高發(fā)泡倍率發(fā)泡材料的制備方法。
眾所周知，泡沫塑料是一種以氣體為填料的復(fù)合材料，與塑料相比，它具有許多可貴的性能，如質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、吸收沖擊載荷能力強(qiáng)和隔熱隔音效果好等。因此，在汽車、電子、化工和機(jī)械等行業(yè)中廣泛使用。
由于各種樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和微觀形態(tài)以及發(fā)泡時(shí)采用的方法不同，所以導(dǎo)致熔體張力和彈性不同，因而直接影響塑料發(fā)泡時(shí)的倍率。有些材料例如聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)較易發(fā)泡，發(fā)泡倍率可達(dá)20倍左右。有些材料如PVC采用一般的化學(xué)方法發(fā)泡時(shí)，發(fā)泡倍率只能達(dá)到3-4倍，再增加倍率就十分困難。
為了提高塑料材料的發(fā)泡倍率，大致有兩種方法一種方法是開(kāi)發(fā)高熔體強(qiáng)度的樹(shù)脂，如美國(guó)Himont公司的PP-FAS-814；另一種方法是改進(jìn)現(xiàn)有的發(fā)泡方法。
法國(guó)道達(dá)爾公司采用氟利昂和化學(xué)發(fā)泡相結(jié)合，用兩步或三步法發(fā)泡得到20-27倍發(fā)泡倍率的PVC發(fā)泡材料。
韓國(guó)和日本三菱化成公司有采用高頻發(fā)泡法，制備高發(fā)泡倍率的PVC材料。也有部分研究人員采用共混樹(shù)脂制造發(fā)泡倍率為6倍左右的PVC材料。
我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地研究，反復(fù)地試驗(yàn)，采用化學(xué)發(fā)泡劑，通過(guò)兩步發(fā)泡法和一步發(fā)泡法(另一份申請(qǐng))制得容重為50-240kg/m3，發(fā)泡倍率為20倍以上的高發(fā)泡倍率的PVC發(fā)泡材料。
因此，本發(fā)明的目是提供高發(fā)泡倍率的PVC發(fā)泡材料的制造方法。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供的方法是共混樹(shù)脂擠出法。所述的共混樹(shù)脂擠出法是將PVC樹(shù)脂或PVC-接枝樹(shù)脂、增塑劑、發(fā)泡劑、勻泡劑、加工助劑、填料和顏料攪拌混合，制成粉狀混合原料物料后，經(jīng)開(kāi)煉或密煉，切成細(xì)條或顆粒，再在螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)機(jī)頭擠出成片材后，送入烘道，在烘道內(nèi)，于110-240℃溫度下，經(jīng)塑化和熔融發(fā)泡后，冷卻和切割得到發(fā)泡倍率不同的PVC發(fā)泡材料產(chǎn)品。
本發(fā)明方法中所用原料的配方是配方重量份PVC樹(shù)脂或
PVC-接枝樹(shù)脂 100增塑劑 35-120交聯(lián)劑 0.1-5發(fā)泡劑 5-20勻泡劑 0-10熱穩(wěn)定劑 0.5-10填料 0.5-50顏料 適量。
本發(fā)明方法中所用的原料PVC樹(shù)脂選自懸浮聚合法PVC樹(shù)脂、懸浮連續(xù)聚合法PVC樹(shù)脂、組成組中的至少一種或其幾種樹(shù)脂。
在本發(fā)明方法中所使用的增塑劑是十分重要的。本發(fā)明方法中所使用的增塑劑選自由鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二癸酯(DDP)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二庚酯(DHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPP)、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二異丁酯(DMP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(DIOP)、間苯二甲酸二異辛酯(DIOIP)或間苯二甲酸二辛酯組成組中的至少一種或其組合。其用量按PVC樹(shù)脂為100重量份計(jì)，增塑劑為35-120重量份，優(yōu)選為40-100重量份，更優(yōu)選為50-90重量份。當(dāng)增塑劑用量少于35重量份時(shí)，發(fā)泡倍率低，而當(dāng)增塑劑的用量超過(guò)120重量份時(shí)，發(fā)泡倍率開(kāi)始降低，這可能是由于體系的粘度過(guò)大或過(guò)小均不利于高發(fā)泡成型。當(dāng)然，體系的溫度對(duì)高發(fā)泡倍率也十分重要。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)劑和多官能團(tuán)單體是共混體系的重要組分，在本發(fā)明的方法中所使用的交聯(lián)劑選自過(guò)氧化二異丙苯(DCP)或過(guò)氧化苯甲酰，其用量為按PVC樹(shù)脂100重量份，交聯(lián)劑為0.1-5重量份，優(yōu)選為0.5-4重量份，更優(yōu)選為1-3重量份。
發(fā)泡劑的用量是決定泡沫容重和泡孔質(zhì)量的重要因素之一。在本發(fā)明方法中，所使用的發(fā)泡劑是發(fā)氣量大，發(fā)泡效率高的有機(jī)發(fā)泡劑。對(duì)于共混體系，產(chǎn)品要求達(dá)到高發(fā)泡倍率，選擇高效發(fā)泡劑也十分重要。現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)泡劑可分為(1)偶氮類化合物；(2)N-亞硝基類化合物；(3)酰肼類化合物；(4)尿素衍生物；(5)疊氮化合物等。本發(fā)明方法中所使用的發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺(AC)、二亞硝基亞次甲基四胺、對(duì)甲基磺酰胺、22’-偶氮二異丁腈(AZDN)、44’-氧化雙苯磺酰肼或碳酸氫鈉組成組中的至少一種或幾種。其用量按PVC樹(shù)脂100重量份，發(fā)泡劑為5-20重量份，優(yōu)選為7-18重量份，更優(yōu)選為9-14重量份。低于5重量份，達(dá)不到目的發(fā)泡倍率，高于20重量份，發(fā)泡倍率和泡孔質(zhì)量反而會(huì)下降。這是因?yàn)榘l(fā)泡劑在分解過(guò)程中會(huì)放出熱量的緣故。發(fā)泡劑越多，發(fā)泡越大，產(chǎn)生的熱量就越多。當(dāng)泡孔一旦形成，泡孔就成了熱的不良導(dǎo)體，它使得熔體粘度和熔體張力下降，這時(shí)并泡破泡大大增加，所以發(fā)泡倍率反而下降。
勻泡劑可使發(fā)泡均勻，在本發(fā)明方法中使用也可不使用勻泡劑。如果使用，其用量按PVC樹(shù)脂100重量份，勻泡劑為0-10重量份，優(yōu)選為1-9重量份，更優(yōu)選為3-8重量份。勻泡劑選自由甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氫硅油組成組中的至少一種或幾種。
由于聚氯乙烯分子鏈本身的缺陷，致使聚氯乙烯分子的熱穩(wěn)定性差。為了使發(fā)泡過(guò)程得以順利地進(jìn)行，本發(fā)明方法中加入了熱穩(wěn)定劑，其用量按PVC樹(shù)脂100重量份，熱穩(wěn)定劑為0.5-10重量份，優(yōu)選為1-8重量份，更優(yōu)選為3-7重量份。本發(fā)明方法中所使用的穩(wěn)定劑選自由鹽基性鉛鹽類，如二鹽基硬脂酸鉛、二鹽基硫酸鉛或二鹽基亞磷酸鉛；金屬皂類，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎘、硬脂酸鋅、硬脂酸鉛或月桂酸鎘；有機(jī)錫類，如二月桂酸二丁基錫、馬來(lái)酸二正辛基錫、二月桂酸二正苯基錫、雙(硫代甘醇酸異辛酯)二正苯基錫或雙(硫代甘醇酸異辛酯)二正丁基錫；復(fù)合穩(wěn)定劑，如液體有機(jī)鈣鋅復(fù)合物、液體有機(jī)鋇鋅復(fù)合物或液體有機(jī)鋇鎘復(fù)合物組成組中的至少一種或其組合。
在本發(fā)明中所使用的加工助劑除了熱穩(wěn)定劑外，還有潤(rùn)滑劑、填料和顏料等。它們都是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。例如，使用適量的潤(rùn)滑劑，它選自硬脂酸及其酯類如硬脂酸；金屬皂類，如硬酯酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎘、硬脂酸鋅或硬脂酸鉛；烴類，如石蠟、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯組成組中的一種或其組合。本發(fā)明方法中使用了填料，按PVC樹(shù)脂100重量份，填料用量為0.5-50重量份，優(yōu)選為1-40重量份，更優(yōu)選為10-35重量份，填料可選自滑石粉、二氧化硅、碳酸鈣或硅灰石組成組中的至少一種或幾種。
本發(fā)明的方法能以很高的效率，用適宜處理塑料的設(shè)備生產(chǎn)PVC泡沫塑料。本發(fā)明的方法是將包括PVC樹(shù)脂或PVC-接枝樹(shù)脂、增塑劑、發(fā)泡劑和工藝過(guò)程中通用的加工助劑等原料，按配方計(jì)量后，加入攪拌槽中。在70℃-100℃的溫度下，以500-1000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢柙匣旌衔?，使其生成粉狀的混合原料物料?br> 將制備的粉狀混合原料物料進(jìn)行熔融開(kāi)煉或密煉，使原料中的各組分充分混合，然后切成細(xì)條或顆粒。
經(jīng)開(kāi)煉或密煉的物料加入螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)機(jī)頭擠出成片材后，送入烘道，在烘道內(nèi)，于110-240℃溫度下，經(jīng)塑化和發(fā)泡后，制得產(chǎn)品PVC泡沫塑料，其性能如下厚度 2-8mm外觀 白色、微孔、泡沫均勻密度 ～100kg/m3可以高頻焊、阻燃力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度 ≥0.2Mpa斷裂伸長(zhǎng)率≥100％壓縮強(qiáng)度P50/l ≥20KPa實(shí)施本發(fā)明方法的裝置是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)通用的裝置，如雙輥開(kāi)煉機(jī)(上海塑料機(jī)械廠)和高速攪拌機(jī)GH-10型(北京塑料機(jī)械廠)等。
試驗(yàn)步驟是(1)制備混合原料物料的步驟在攪拌槽內(nèi)，將PVC樹(shù)脂、共混樹(shù)脂、助劑和填料等按配方計(jì)量后，加入高速攪拌機(jī)，以在低于70℃-100℃，優(yōu)選為80℃-90℃的溫度下連續(xù)攪拌，加入增塑劑，充分混合，制備均勻混合的混合原料物料；(2)雙輥開(kāi)煉或密煉步驟將步驟(1)制備的混合原料物料，在90℃-130℃，優(yōu)選為100℃-120℃溫度下進(jìn)行熔煉或密煉，使各組分充分混合后，切成細(xì)條或顆粒；(3)擠出發(fā)泡步驟將開(kāi)煉或密煉后的物料加入溫度為80℃-130℃，優(yōu)選為90℃-120℃的螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)機(jī)頭擠出成片。將此片材送入溫度保持在180℃-240℃優(yōu)選為200℃-240℃的烘道內(nèi)連續(xù)加熱發(fā)泡，制得厚度均勻的發(fā)泡片材。
下面用實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。這些實(shí)例是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
試驗(yàn)條件如上所述。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可在上述的范圍內(nèi)任意選擇。因此，在列舉的實(shí)施例表中不再重復(fù)。
○表示優(yōu)；□表示良。
在閱讀上文的描述后，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明可以對(duì)本發(fā)明作出改進(jìn)或修改，只要不離開(kāi)本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)提出。
權(quán)利要求
1．一種高發(fā)泡倍率PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，該方法包括按如下配方配 方 重量份PVC樹(shù)脂或PVC-接枝樹(shù)脂 100增塑劑 35-120發(fā)泡劑 5-20交聯(lián)劑 0.1-5勻泡劑 0-10填料 0.5-50熱穩(wěn)定劑 0.5-10顏料 適量和如下步驟(1)制備混合原料物料的步驟在攪拌槽內(nèi)，將PVC樹(shù)脂、共混樹(shù)脂、助劑和填料等按配方計(jì)量后，加入高速攪拌機(jī)，在70℃-100℃的溫度下連續(xù)攪拌，加入增塑劑，充分混合，制備均勻混合的混合原料物料；(2)雙輥開(kāi)煉或密煉步驟將步驟(1)制備的混合原料物料，在90℃-130℃的溫度下進(jìn)行熔煉或密煉，使各組分充分混合后，切成細(xì)條或顆粒；(3)擠出發(fā)泡步驟將開(kāi)煉或密煉后的物料加入溫度為80℃-130℃的螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)機(jī)頭擠出成片，將此片材送入溫度保持在180℃-240℃的烘道內(nèi)連續(xù)加熱發(fā)泡，制得厚度均勻的發(fā)泡片材。
2．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的配方是配 方 重量份PVC樹(shù)脂或PVC-接枝樹(shù)脂100增塑劑 40-100發(fā)泡劑 7-18交聯(lián)劑 0.5-4勻泡劑 1-9填料 1-40熱穩(wěn)定劑 1-8顏料 適量。
3．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的配方是配方 重量份PVC樹(shù)脂或PVC-接枝樹(shù)脂 100增塑劑 50-90發(fā)泡劑 9-14交聯(lián)劑 1-3勻泡劑 3-8填料 10-35熱穩(wěn)定劑 3-7顏料 適量。
4．按權(quán)利要求1所述的PVC懸浮乳液連續(xù)聚合法PVC樹(shù)脂、組成組中的至少一種或其幾種樹(shù)脂。
5．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中增塑劑選自由鄰苯二甲酸二正丁酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二癸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二苯酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、間苯二甲酸二異辛酯或間苯二甲酸二辛酯組成組中的至少一種或其組合。
6．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的制備方法，其中發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、二亞硝基亞次甲基四胺、對(duì)甲基磺酰胺或偶氮二異丁腈組成組中的至少一種或幾種。
7．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中填料選自由滑石、氧化硅、碳酸鈣或硅石灰組成組中的至少一種或其組合。
8．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的發(fā)泡劑選自由偶氮二甲酰胺、二亞硝基亞次甲基四胺、對(duì)甲基磺酰胺、22’-偶氮二異丁腈、44’-氧化雙苯磺酰肼或碳酸氫鈉組成組中的至少一種或幾種。
9．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的勻泡劑選自由甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氫硅油組成組中的至少一種或幾種。
10．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的熱穩(wěn)定劑選自由鹽基性鉛鹽類，如二鹽基硬脂酸鉛、二鹽基硫酸鉛或二鹽基亞磷酸鉛；金屬皂類，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎘、硬脂酸鋅、硬脂酸鉛或月桂酸鎘；有機(jī)錫類，如二月桂酸二丁基錫、馬來(lái)酸二正辛基錫、二月桂酸二正苯基錫、雙(硫代甘醇酸異辛酯)二正苯基錫或雙(硫代甘醇酸異辛酯)二正丁基錫；復(fù)合穩(wěn)定劑，如液體有機(jī)鈣鋅復(fù)合物、液體有機(jī)鋇鋅復(fù)合物或液體有機(jī)鋇鎘復(fù)合物組成組中的至少一種或其組合。
11．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的填料可選自由滑石粉、二氧化硅、碳酸鈣或硅石灰組成組中的至少一種或幾種。
12．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中混合時(shí)，所述原料混合物料的溫度保持在80℃-90℃。
13．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的烘道內(nèi)的溫度為200℃-240℃。
14．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的雙輥開(kāi)煉溫度為100℃-120℃。
15．按權(quán)利要求1所述的PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法，其中所述的擠出機(jī)的溫度為90℃-120℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高發(fā)泡倍率PVC泡沫塑料的生產(chǎn)方法,該方法是將包括PVC樹(shù)脂或PVC－接枝樹(shù)脂、增塑劑、發(fā)泡劑和加工助劑等按配方計(jì)量后,攪拌均勻混合,經(jīng)雙輥開(kāi)煉或密煉,再在雙螺桿擠出機(jī)中由機(jī)頭擠出,送入烘道,經(jīng)塑化熔融和發(fā)泡后,冷卻切割制得高發(fā)泡倍率PVC泡沫塑料成品。
文檔編號(hào)C08J9/06GK1296033SQ9912381
公開(kāi)日2001年5月23日 申請(qǐng)日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者張薇, 翟仁立, 張師軍, 施輝忠, 邵靜波, 段淑卿, 李魁, 尹華, 楊躍承 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司北京化工研究院