本發(fā)明涉及一種聚合物發(fā)泡片材生產(chǎn)裝置，尤其涉及一種發(fā)泡片材擠出機(jī)，屬于發(fā)泡材料生產(chǎn)設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種利用該擠出機(jī)制備的PBAT發(fā)泡片材。
背景技術(shù)：
：聚合物發(fā)泡片材具有低密度、隔音、保溫、減震等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于包裝、汽車和體育休閑等領(lǐng)域。根據(jù)聚合物基體來源不同，聚合物發(fā)泡片材可以分為石油基聚合物發(fā)泡片材和生物基聚合物發(fā)泡片材。其中，生物基聚合物發(fā)泡片材除了具有傳統(tǒng)石油基聚合物發(fā)泡片材的通用性能以外，還具有生物來源性和生物可降解性；不僅可以擺脫對(duì)石油資源的過度依賴，而且還能降低產(chǎn)品使用周期結(jié)束后對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBAT）樹脂是一種可生物降解聚合物，由德國(guó)BASF公司于1998年首次將其商品化。相比生物降解樹脂聚乳酸，PBAT表現(xiàn)出更好的柔性，其性能類似低密度聚乙烯（LDPE）。通過發(fā)泡成型方法制備出類似LDPE的發(fā)泡材料，表現(xiàn)出高柔性和高回彈性等特點(diǎn)，適合用于食品包裝材料、緩沖材料和汽車內(nèi)襯等場(chǎng)合。目前，通常采用高壓密閉容器來生產(chǎn)PBAT發(fā)泡材料，如：公告號(hào)分別為“CN102229707B”、“CN101613486B”、“CN102219986B”的三項(xiàng)發(fā)明專利。上述專利采用高壓密閉容器生產(chǎn)PBAT發(fā)泡材料，存在或工藝復(fù)雜、或生產(chǎn)連續(xù)性差、或生產(chǎn)周期長(zhǎng)、或工藝條件與原材料性能指標(biāo)協(xié)調(diào)性要求高等缺點(diǎn)，不能適應(yīng)工業(yè)化量產(chǎn)的要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化量產(chǎn)的發(fā)泡片材擠出機(jī)及該機(jī)制備的PBAT發(fā)泡片材。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明擠出機(jī)采用以下技術(shù)方案：它由雙螺桿擠出機(jī)通過內(nèi)部設(shè)有電熱裝置的連接通道與單螺桿擠出機(jī)串聯(lián)而成；在靠近雙螺桿擠出機(jī)的出口處固定有與其內(nèi)腔連通的注入管嘴，單螺桿擠出機(jī)的出料口與內(nèi)部具有電熱裝置的片材口模連通。雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)之間形成L形或T形結(jié)構(gòu)；雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)以及片材口模上均有壓力傳感器；雙螺桿擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比為45:1，單螺桿擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比為65:1。制備本發(fā)明PBAT發(fā)泡片材的技術(shù)方案如下：它由PBAT樹脂、擴(kuò)鏈劑、泡孔成核劑按100:1～7:1～3的重量比經(jīng)以下步驟制備而成：1）將PBAT樹脂、擴(kuò)鏈劑分別烘干，烘干溫度為50～80°C、烘干時(shí)間為2～24h；2）將泡孔成核劑與烘干的PBAT樹脂、擴(kuò)鏈劑混合后投入加熱的擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、共混和擴(kuò)鏈反應(yīng)，與此同時(shí)向該擠出機(jī)中通入發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡處理；保證雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為40～100r/min、加熱溫度為180～240℃、容腔壓力為5～50MPa，保證單螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為5～30r/min、加熱溫度為160～220℃、容腔壓力為10～50MPa，保證片材口模的加熱溫度為160～220℃、容腔壓力為10～50MPa。在上述技術(shù)方案中，所述PBAT樹脂的分子量為50000～200000g/mol的線性結(jié)構(gòu)樹脂。在上述技術(shù)方案中，所述擴(kuò)鏈劑為有機(jī)過氧化物、具有環(huán)氧基團(tuán)的化合物、多異氰酸酯化合物中的一種或多種混合物。在上述技術(shù)方案中，所述的泡孔成核劑為碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土中的一種或多種混合物。在上述技術(shù)方案中，所述的發(fā)泡劑為CO2、N2、氟利昂、酒精、烷烴類化合物的一種或多種混合物。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，將雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)通過流道有機(jī)的結(jié)合起來，通過控制雙螺桿擠出機(jī)的溫度和螺桿轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)PBAT樹脂與擴(kuò)鏈劑、成核劑進(jìn)行充分的分散及分布混合，完成PBAT的擴(kuò)鏈反應(yīng)即可得到具有一定熔體強(qiáng)度的改性PBAT。當(dāng)高壓發(fā)泡劑從設(shè)置在雙螺桿擠出機(jī)末端的注入管嘴通過連接通道注入單螺桿擠出機(jī)中時(shí)，由于單螺桿的長(zhǎng)徑比較大，改性PBAT與發(fā)泡劑氣體有足夠長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行溶解和擴(kuò)散，從而可形成穩(wěn)定均勻的溶脹體系；徹底消除了因溫度和壓力快速降低而導(dǎo)致發(fā)泡劑過早相分離、產(chǎn)生預(yù)發(fā)泡現(xiàn)象而致使發(fā)泡片材性能降低的缺陷。當(dāng)熔體經(jīng)過片材口模擠出時(shí)，因壓力快速釋放即可形成發(fā)泡劑氣體的相分離，從而得到具有中低發(fā)泡倍率和良好韌性的PBAT發(fā)泡片材。本發(fā)明擠出機(jī)徹底克服了傳統(tǒng)單一發(fā)泡擠出機(jī)難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)熔融、混合、反應(yīng)擴(kuò)鏈以及發(fā)泡均化等工序的缺陷，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足連續(xù)化量產(chǎn)要求。以下是將本發(fā)明擠出機(jī)制備的PBAT發(fā)泡片材冷卻熟化、取片材芯部切割成2cm×2cm的樣品，然后采用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)樣品液氮淬斷端面進(jìn)行分析、研究所得到的一組測(cè)試數(shù)據(jù)。表1樣品12345PBAT樹脂100100100100100環(huán)氧型擴(kuò)鏈劑11335泡孔成核劑（滑石粉）11111單螺桿擠出機(jī)溫度（℃）170180170180170發(fā)泡片材密度0.5420.6360.3480.4420.210泡孔尺寸（μm）12215696116132泡孔密度（個(gè)/cm3）2.63×1061.27×1065.26×1064.58×1068.36×106從表1可以看出，本發(fā)明PBAT發(fā)泡片材密度小、泡孔率高、泡孔形態(tài)完整、尺寸均勻，因此本發(fā)明片材韌性好、變形回彈性能高等優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1是本發(fā)明擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2～圖6是本發(fā)明PBAT發(fā)泡片材五個(gè)測(cè)試樣品的微觀泡孔形態(tài)圖。圖中：第一減速器1、加料口2、注入管嘴3、壓力傳感器4、片材口模5、出料口6、單螺桿擠出機(jī)7、第二電機(jī)8、第二減速器9、連接通道10、雙螺桿擠出機(jī)11、第一電機(jī)12。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明擠出機(jī)作進(jìn)一步說明：如圖1所示：雙螺桿擠出機(jī)11的前端有加料口2，該雙螺桿擠出機(jī)的出口（圖中未示出）通過連接通道10與單螺桿擠出機(jī)7的進(jìn)料口（圖中未標(biāo)示）連接并形成L形或T字形結(jié)構(gòu)；靠近所述出口的位置有固定在雙螺桿擠出機(jī)11上并與其內(nèi)腔連通的注入管嘴3，單螺桿擠出機(jī)7的出料口6與片材口模5連通。雙螺桿擠出機(jī)11的兩根螺桿由與第一電機(jī)12連接的第一減速器1驅(qū)動(dòng)，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿由與第二電機(jī)8連接的第二減速器9驅(qū)動(dòng)。為了便于控制各部分的壓力，在雙螺桿擠出機(jī)11、單螺桿擠出機(jī)7以及片材口模5上均設(shè)有壓力傳感器4。為了保證共混充分、均勻，雙螺桿擠出機(jī)11螺桿的長(zhǎng)徑比為45:1，為了保證PBAT原料與發(fā)泡劑氣體有足夠長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行溶解和擴(kuò)散、形成穩(wěn)定均勻的溶脹體系，單螺桿擠出機(jī)7螺桿的長(zhǎng)徑比為65:1。在上述實(shí)施例中，雙螺桿擠出機(jī)11、單螺桿擠出機(jī)7、連接通道10以及片材口模5的內(nèi)部均設(shè)有電加熱裝置和溫度傳感器（圖中未示出）。制備本發(fā)明PBAT發(fā)泡片材的實(shí)施例如下：實(shí)施例11）將PBAT樹脂100千克、擴(kuò)鏈劑1千克分別烘干，烘干溫度為80°C、烘干時(shí)間為2h；2）將泡孔成核劑3千克與烘干的PBAT樹脂、擴(kuò)鏈劑混勻，然后從加料口2將混料投入擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、共混和擴(kuò)鏈反應(yīng)，并通過注入管嘴3向該擠出機(jī)中注入發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡處理；保證雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min、加熱溫度為240℃、容腔壓力為5MPa，保證單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min、加熱溫度為220℃、容腔壓力為10MPa，保證片材口模5的加熱溫度為220℃、容腔壓力為10MPa。實(shí)施例2各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為7千克，烘干溫度為50°C、烘干時(shí)間為24h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min、溫度為180℃、容腔壓力為50MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為5r/min、溫度為160℃、容腔壓力為50MPa，片材口模5的溫度為160℃、容腔壓力為50MPa。實(shí)施例3各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為4千克，烘干溫度為65°C、烘干時(shí)間為13h；步驟2）中的泡孔成核劑為2千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為70r/min、溫度為210℃、容腔壓力為22.5MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為17.5r/min、溫度為190℃、容腔壓力為22.5MPa，片材口模5的溫度為190℃、容腔壓力為22.5MPa。實(shí)施例4各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為1千克，烘干溫度為70°C、烘干時(shí)間為12h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為190℃、容腔壓力為19MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為170℃、容腔壓力為28MPa，片材口模5的溫度為170℃、容腔壓力為28MPa。實(shí)施例5各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為1千克，烘干溫度為70°C、烘干時(shí)間為12h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為200℃、容腔壓力為18MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為180℃、容腔壓力為27MPa，片材口模5的溫度為180℃、容腔壓力為27MPa。實(shí)施例6各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為3千克，烘干溫度為70°C、烘干時(shí)間為12h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為220℃、容腔壓力為16MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為170℃、容腔壓力為28MPa，片材口模5的溫度為170℃、容腔壓力為28MPa。實(shí)施例7各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為3千克，烘干溫度為70°C、烘干時(shí)間為12h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為230℃、容腔壓力為15MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為180℃、容腔壓力為27MPa，片材口模5的溫度為180℃、容腔壓力為27MPa。實(shí)施例8各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟1）中的擴(kuò)鏈劑為5千克，烘干溫度為70°C、烘干時(shí)間為12h；步驟2）中的泡孔成核劑為1千克、雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為220℃、容腔壓力為16MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為170℃、容腔壓力為28MPa，片材口模5的溫度為170℃、容腔壓力為28MPa。實(shí)施例9各步驟同實(shí)施例1。其中，步驟2）中的雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、加熱溫度為240℃、容腔壓力為14MPa，保證單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、加熱溫度為160℃、容腔壓力為30MPa，保證片材口模5的加熱溫度為160℃、容腔壓力為30MPa。實(shí)施例10各步驟同實(shí)施例2。其中，步驟2）中的雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為180℃、容腔壓力為20MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為220℃、容腔壓力為20MPa，片材口模5的溫度為220℃、容腔壓力為20MPa。實(shí)施例11各步驟同實(shí)施例3。其中，步驟2）中的雙螺桿擠出機(jī)11的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min、溫度為210℃、容腔壓力為17MPa，單螺桿擠出機(jī)7的螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min、溫度為190℃、容腔壓力為25MPa，片材口模5的溫度為190℃、容腔壓力為25MPa。在實(shí)施例1～11中，所述PBAT樹脂是分子量為50000～200000g/mol的線性結(jié)構(gòu)樹脂；所述擴(kuò)鏈劑為有機(jī)過氧化物、具有環(huán)氧基團(tuán)的化合物、多異氰酸酯化合物中的一種或多種混合物；所述的泡孔成核劑為碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土中的一種或多種混合物；所述的發(fā)泡劑為CO2、N2、氟利昂、酒精、烷烴類化合物的一種或多種混合物。從圖2～6中可以看出，本發(fā)明PBAT發(fā)泡片材泡孔率大、泡孔孔形完整、尺寸均勻；因此本發(fā)明片材韌性好、變形回彈性能高，完全能滿足包裝材料、緩沖材料和汽車內(nèi)襯等使用要求。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3