本發(fā)明涉及一種具有微孔壁的中空制品，還涉及上述具有微孔壁中空制品的制備方法。

背景技術(shù)：

1、中空吹塑是一種聚合物空心制品的典型成型方法，它借助氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹并最終形成空心制品，根據(jù)型坯的生產(chǎn)特征可分為擠吹和注吹。相較于傳統(tǒng)擠吹、二次注吹或注拉吹來說，一步法注吹的型坯生產(chǎn)、吹塑成型、脫模為一步完成，無須二次加熱，其產(chǎn)品具有完美的口部、底部、夾縫線、透明性和更高的剛性，無飛邊，沒有水口料，缺陷少的優(yōu)點。因此，一步法注吹所得各種形狀的中空制品現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、交通運輸、農(nóng)業(yè)、食品、飲料、化妝品、藥品、洗滌制品、兒童玩具等領(lǐng)域中。

2、在聚合物制品中引入微孔能夠起到減重、隔熱、隔音、減震、消除縮痕以及穩(wěn)定尺寸等作用。在一步法注吹產(chǎn)品壁中引入微米尺度的泡孔有望賦予該類中空制品某種優(yōu)異性能。與普通注射過程相比，一步法注吹工藝在注射出型坯后不進行冷卻定型即轉(zhuǎn)入吹塑環(huán)節(jié)，該工藝有其自身特殊性，目前形成具有微孔結(jié)構(gòu)的中空制品尚較困難，主要表現(xiàn)在瓶坯注射結(jié)束后轉(zhuǎn)入到吹塑過程中很難快速引入氣體，如果很早將氣體引入到瓶坯中，則含氣的瓶坯在吹塑時往往已經(jīng)發(fā)泡或者泡孔尚未形成跡象，從而導(dǎo)致吹塑與發(fā)泡很難同步，制品壁自身與壁內(nèi)微孔兩者之間無法同時定型。因此現(xiàn)有一步法注吹無法制備得到具有微孔壁的中空制品。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明目的旨在提供一種具有微孔壁的中空制品，該中空制品的壁厚高于常規(guī)中空制品(不含微孔壁的中空制品-實心壁中空制品)10％以上，中空制品的縱橫向耐壓強度相比于常規(guī)中空制品明顯提高；本發(fā)明另一目的旨在提供上述具有微孔壁中空制品的制備方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的具有微孔壁的中空制品，所述中空制品的壁部及底部內(nèi)具有大量微孔，微孔尺寸均勻，微孔直徑在150微米以內(nèi)，微孔沿容器上下方向有少量取向；所述壁部及底部的內(nèi)外壁表面為實心結(jié)構(gòu)。

3、其中，所述中空制品的壁部密度為原料密度的50～90％，也就是發(fā)泡倍率為10％到100％。

4、上述具有微孔壁中空制品的制備方法，包括如下步驟：

5、(1)制備發(fā)泡母料：將經(jīng)過預(yù)處理(干燥)的發(fā)泡劑、活性調(diào)節(jié)劑和基體樹脂混合均勻，通過塑料擠出機制得發(fā)泡母料；

6、(2)將經(jīng)過干燥的塑料原料通過塑料擠出機熔融、擠出、切粒后形成欲成型中空制品的主料；

7、(3)將步驟(1)的發(fā)泡母料加入到步驟(2)的主料中，混合均勻形成混合物料；

8、(4)對混合物料進行加熱釋放氣體實驗，確定混合物料在對應(yīng)溫度t下的氣體釋放時間曲線，曲線的特征值包括峰值時間tp、開始時間ts和結(jié)束時間te；

9、(5)基于步驟(4)得到的時間曲線，將混合物料加入到裝有瓶坯模具和吹瓶模具的三位一體注吹成型機中，注吹過程中，注吹機料筒設(shè)置的最高溫度為t，混合物料從料斗自進入到機器料筒之時(是指混合物料開始往料筒注入時起算，此時開始受熱)到熔料開始被吹之時的時間間隔介于ts與tp之間，即小于tp、大于ts；得到具有微孔壁的中空制品。

10、其中，步驟(1)中，所述發(fā)泡母料由如下質(zhì)量份數(shù)的組分混制而成：10～40份發(fā)泡劑、1.5～5份活性調(diào)節(jié)劑以及50～100份基體樹脂。

11、其中，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺或碳酸氫鹽，其分解溫度為130～220℃；所述基體樹脂為適中流動性的ldpe-g-ma，其馬來酸酐接枝率為1％左右，熔體流體速率為0.3～10g/10min，其熔點在120度以下。

12、其中，所述活性調(diào)節(jié)劑由活化劑、鈍化劑以及交聯(lián)劑組成；其中，所述活化劑能夠催化發(fā)泡劑的氣體分解，為氧化鋅(zno)；所述鈍化劑能夠延緩發(fā)泡劑在熔體中的穿透，為二甲基硅油；所述交聯(lián)劑則使聚合物基體適當交聯(lián)進而提升其載氣能力，為過氧化二異丙苯。通過調(diào)整發(fā)泡母料中的活性調(diào)節(jié)劑三組分的混合質(zhì)量比，來避免氣體釋放過于集中或時間拖延太長。

13、其中，步驟(1)中，擠出時，擠出溫度為120～125℃。溫度過高，發(fā)泡劑可能會提前分解，溫度過低則不利于塑化。

14、其中，步驟(2)中，塑料原料包括pe與pp中的一種或幾種，所得主料的熔體流動體積速率為0.3～5cm3/10min。

15、其中，步驟(3)中，混合物料中，發(fā)泡母料的質(zhì)量百分比為2％～10％。

16、其中，步驟(4)中，所述加熱釋放氣體實驗采用帶密封腔體的轉(zhuǎn)矩流變儀，在密封腔體一側(cè)開有通氣孔，在通氣孔處設(shè)有能夠測試氣體流量的傳感器，傳感器與外部監(jiān)控終端連接。

17、其中，所述加熱釋放氣體實驗，具體為：

18、(4.1)預(yù)熱轉(zhuǎn)矩流變儀，達到溫度t后，通過轉(zhuǎn)矩流變儀的加料口加入轉(zhuǎn)矩流變儀固定容量85～95％的混合物料，加料口密封，轉(zhuǎn)矩流變儀的轉(zhuǎn)子開始按確定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；

19、(4.2)通過通氣孔處的氣體傳感器記錄氣體釋放時間曲線，其中包括氣體釋放峰值時間tp、開始時間(從密封加料口起算到開始有氣體產(chǎn)生的時間間隔)ts和結(jié)束時間te；

20、(4.3)重復(fù)上述實驗(步驟(4.1)～(4.2))三次，取三次平均值為所得結(jié)果。

21、其中，步驟(4.1)中，溫度t設(shè)置為比發(fā)泡母料釋放氣體峰值溫度(此溫度為發(fā)泡劑釋放氣體的峰值溫度；取發(fā)泡母料，采用差示掃描量熱儀(dsc)按5～10度/分鐘進行掃描，得到該發(fā)泡母料的釋放氣體峰值溫度)高10～30度且超過混合物料的熔點；轉(zhuǎn)矩流變儀的轉(zhuǎn)速在40～80rpm。

22、本發(fā)明方法能夠制備得到中空體積為20ml～2l的微孔壁容器，該中空制品壁部及底部具有大量微孔，微孔尺寸均勻，直徑在150微米以內(nèi)，微孔沿容器上下方向有少量取向，制品壁部和底部的內(nèi)外壁表面則為實心結(jié)構(gòu)，表面質(zhì)量與常規(guī)一步法注吹空心制品類似，制品壁部密度在原料密度的50～90％之間。本發(fā)明能夠使制品泡孔形成過程與吹塑過程達到一致，避免了泡孔形成過早或過晚的問題，有效解決了一步法注吹制品的成型與發(fā)泡定型很難同步的問題。

23、有益效果：相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下顯著的優(yōu)點：(1)在同等用料量情況下，采用本發(fā)明方法制得的中空制品壁厚高于常規(guī)產(chǎn)品10％以上，且縱橫向耐壓強度均明顯提高；(2)在同等體積情況下，本發(fā)明方法制得的中空制品內(nèi)部存在大量微孔，導(dǎo)致制品密度低，重量輕；(3)本發(fā)明方法可采用較低的壓力及較短的注射時間得到厚壁中空制品，有效降低設(shè)備能耗，提高生產(chǎn)效率；同時，微孔的存在使得產(chǎn)品更易定型，最終改善中空制品的尺寸精度；(4)中空制品壁部存在的均勻微孔能夠提高制品在隔音、隔熱、防震等方面的性能；并且在同等用料量情況下，采用本發(fā)明方法制得的微孔壁中空制品的阻隔性能更好，適合于包裝領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種具有微孔壁的中空制品，其特征在于：所述中空制品的壁部及底部內(nèi)具有大量微孔，微孔尺寸均勻，微孔直徑在150微米以內(nèi)；所述壁部及底部的內(nèi)外壁表面為實心結(jié)構(gòu)。

2.權(quán)利要求1所述的具有微孔壁中空制品的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述發(fā)泡母料由如下質(zhì)量份數(shù)的組分混制而成：10～40份發(fā)泡劑、1.5～5份活性調(diào)節(jié)劑以及50～100份基體樹脂。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺或碳酸氫鹽，其分解溫度為130～220℃；所述基體樹脂為ldpe-g-ma，其熔體流體速率為0.3～10g/10min，其熔點在120度以下；所述活性調(diào)節(jié)劑由活化劑、鈍化劑以及交聯(lián)劑組成；其中，所述活化劑為氧化鋅；所述鈍化劑為二甲基硅油；所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，擠出時，擠出溫度為120～125℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，塑料原料為pe與pp中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，混合物料中，發(fā)泡母料的質(zhì)量百分比為2％～10％。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所述加熱釋放氣體實驗采用帶密封腔體的轉(zhuǎn)矩流變儀，在密封腔體一側(cè)開有通氣孔，在通氣孔處設(shè)有能夠測試氣體流量的傳感器，傳感器與外部監(jiān)控終端連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述加熱釋放氣體實驗，具體為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于：步驟(4.1)中，溫度t比發(fā)泡母料的釋放氣體峰值溫度高10～30度，且超過混合物料的熔點；轉(zhuǎn)矩流變儀的轉(zhuǎn)速為40～80rpm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有微孔壁的中空制品，所述中空制品的壁部及底部內(nèi)具有大量微孔，微孔尺寸均勻，微孔直徑在150微米以內(nèi)；所述壁部及底部的內(nèi)外壁表面為實心結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開了上述具有微孔壁中空制品的制備方法，包括如下步驟：(1)制備發(fā)泡母料：將經(jīng)過預(yù)處理的發(fā)泡劑、納米成核劑、分散劑、活性調(diào)節(jié)劑和基體樹脂混合均勻，通過塑料擠出機制得發(fā)泡母料；(2)將經(jīng)過干燥的塑料原料通過塑料擠出機熔融、擠出、切粒后形成欲成型中空制品的主料；(3)將步驟(1)的發(fā)泡母料加入到步驟(2)的主料中，混合均勻形成混合物料；(4)對混合物料進行加熱釋放氣體實驗，確定混合物料在對應(yīng)溫度T下的氣體釋放時間曲線，曲線的特征值包括峰值時間t<subgt;P</subgt;、開始時間t<subgt;S</subgt;和結(jié)束時間t<subgt;E</subgt;；(5)基于步驟(4)得到的氣體釋放時間曲線，將混合物料加入到裝有瓶坯模具和吹瓶模具的三位一體注吹成型機中，注吹過程中，注吹機料筒設(shè)置的最高溫度為T，混合物料從料斗自進入到機器料筒之時到熔料開始被吹之時的時間間隔介于t<subgt;S</subgt;與t<subgt;P</subgt;之間；得到具有微孔壁的中空制品。

技術(shù)研發(fā)人員：周應(yīng)國,沙子玉,劉靖
受保護的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6