專(zhuān)利名稱(chēng)：載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚合物發(fā)泡技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的領(lǐng)域。這一技術(shù)是制備一種含泡孔，比重比原聚合物小的材料，除了具有更大體積使材料成本下降這一直接效果外，同時(shí)賦予這種新材料許多與原聚合物不同的性能，如吸收沖擊和振動(dòng)能量的能力顯著提高等。目前聚合物發(fā)泡所使用的發(fā)泡劑有兩種。一種是化學(xué)發(fā)泡劑，它是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)放出氣體，它的特點(diǎn)是材料的可放置時(shí)間較長(zhǎng)，但成本較高；另一種是物理發(fā)泡劑，它是通過(guò)外界環(huán)境(如溫度、壓力等)的變化，使發(fā)泡劑的物理狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生發(fā)泡作用，它的特點(diǎn)是成本較低，但一般情況下很難在制備好發(fā)泡材料后再放置較長(zhǎng)時(shí)間(即很難在地發(fā)泡之前存在于聚合物內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間)，所以只能在發(fā)泡之前現(xiàn)場(chǎng)與聚合物混合，但聚苯乙烯(PS)是一個(gè)特例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種載體發(fā)泡劑的制備方法，同時(shí)提供上述載體發(fā)泡劑在聚合物中的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑的制備方法，其步驟如下①選用與發(fā)泡劑相適應(yīng)的分子篩粉末或多孔物質(zhì)粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末；②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑。
上述方法步驟①中所選用的分子篩粉末或多孔物質(zhì)粉末的顆粒度為40目至1000目。
上述方法步驟①中粉末灼燒時(shí)間為1至5小時(shí)。
上述方法步驟①中粉末的灼燒溫度為200至600℃。
上述方法步驟②中物理發(fā)泡劑可選擇無(wú)機(jī)、有機(jī)、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
使用分子篩或多孔材料作為發(fā)泡劑載體，使用前經(jīng)過(guò)必要的處理。載體的選擇要根據(jù)所要使用的發(fā)泡劑分子的大小和極性及所用于的聚合物及發(fā)泡條件(如發(fā)泡溫度)、要求的發(fā)泡倍率等因素來(lái)進(jìn)行。一般，載體孔的大小要與發(fā)泡劑的分子大小基本匹配，而兩者結(jié)合力的大小是與它們之間的極性和尺寸匹配情況等因素有關(guān)，這也決定著發(fā)泡劑的釋放量與溫度的關(guān)系。吸附量的大小與載體的孔隙率有關(guān)。這里還有一個(gè)發(fā)泡劑的選擇問(wèn)題。本發(fā)明對(duì)發(fā)泡劑沒(méi)有特別的限制?？墒褂脷怏w發(fā)泡劑，如氮?dú)?、二氧化碳，無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，如水，有機(jī)發(fā)泡劑，如烴類(lèi)的丙烷、丁烷、戊烷等及烯烴，醇類(lèi)甲醇、乙醇等，酮類(lèi)丙酮、丁酮等，及含氯氟的有機(jī)物等。有時(shí)也可與化學(xué)發(fā)泡劑同時(shí)使用，這時(shí)載體可起到調(diào)節(jié)作用。
先將載體制成顆粒大小為40目至1000目的粉末，經(jīng)處理使載體具有吸附性能，如分子篩經(jīng)燒制，這樣的材料直接使用(即與聚合物混合)或吸附上發(fā)泡劑后(為載體發(fā)泡劑)，甚至經(jīng)過(guò)表面處理后再使用。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑在聚合物中的一種應(yīng)用是，將上述步驟②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑在聚合物中的另一種應(yīng)用是，將上述步驟①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
上述聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯及各種橡膠或彈性體。
上述物理發(fā)泡劑可選擇無(wú)機(jī)、有機(jī)、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
上述載體粉末或載體發(fā)泡劑與聚合物的比例范圍為0.1％至10％。
將載體或載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合(根據(jù)載體的發(fā)泡劑吸附量來(lái)確定混合比例，一般為0.1％至10％)。如果使用的是載體，這時(shí)可進(jìn)行發(fā)泡劑的吸附；如果已吸附發(fā)泡劑，此時(shí)可進(jìn)行發(fā)泡劑的補(bǔ)充，以彌補(bǔ)混合過(guò)程中發(fā)泡劑的損失。然后經(jīng)過(guò)過(guò)剩發(fā)泡劑(未被載體所吸附的部分)的回收，這樣發(fā)泡材料的制備就完成了。
這一材料這時(shí)可以進(jìn)行運(yùn)輸或放置，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(可放置時(shí)間的長(zhǎng)短與載體對(duì)發(fā)泡劑吸附的作用強(qiáng)弱有關(guān))不會(huì)影響材料的發(fā)泡性能。
本發(fā)明所制備的材料，可用于傳統(tǒng)的發(fā)泡和成型方法。如可在預(yù)發(fā)機(jī)中預(yù)發(fā)泡，然后在成型模具中成型，也可以在模具中直接成型。
傳統(tǒng)的聚丙烯(PP)發(fā)泡產(chǎn)品，是將已經(jīng)(物理發(fā)泡劑)發(fā)泡的PP顆粒放置模具中成型制成的。而發(fā)泡的PP是由樹(shù)脂生產(chǎn)廠商來(lái)制造的，PP的發(fā)泡不能由成型者來(lái)完成，其原因是PP中不能將物理發(fā)泡劑保持在其中很長(zhǎng)時(shí)間，化學(xué)發(fā)泡劑又不能滿(mǎn)足要求。結(jié)果就造成了發(fā)泡PP產(chǎn)品的高成本，而高成本中很大一部分是發(fā)泡PP原料的運(yùn)輸費(fèi)。而使用本發(fā)明后，就可以將發(fā)泡操作這一部分工作交由制品制造者進(jìn)行，將會(huì)大大降低產(chǎn)品成本和價(jià)格。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用具有吸附作用的材料如分子篩、多孔材料等，將發(fā)泡劑吸附，在聚合物發(fā)泡過(guò)程中使用。這樣就結(jié)合了化學(xué)和物理發(fā)泡劑各自的特點(diǎn)，成本不高，且在制備成發(fā)泡材料之后，在進(jìn)行發(fā)泡操作之前可放置相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。


圖1是本發(fā)明所述的5A和10X分子篩粉末吸附發(fā)泡劑在不同溫度下的釋放量圖表。
具體實(shí)施例方式
例1.
選用5A和10X兩種型號(hào)的分子篩，將分子篩粉碎研磨，過(guò)篩，留下可通過(guò)60目分樣篩而不能通過(guò)80目篩的部分使用。將此粉末放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，將此樣品取出稱(chēng)重(W0)后，分別放出水、丙酮、戊烷、丁烷及二氧化碳中進(jìn)行吸附至飽和，從液體中取出后，在40℃烘箱中加熱一小時(shí)，得載體發(fā)泡劑，稱(chēng)重(W1)，之后再分別放入設(shè)置溫度為50、100、150和200℃的烘箱中加熱，10分鐘后取出稱(chēng)重(W2)。
載體發(fā)泡劑的發(fā)氣量Q(1/g發(fā)泡劑)用下式計(jì)算Q＝22.4(W1-W2)/(W0×Mb)式中Mb為發(fā)泡劑分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
例2.
選用5A分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時(shí)，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3重量份立即97份PP熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品A)待用。
將樣品A放水中浸泡7天，取出后放入40℃烘箱中烘干，得樣品B，將樣品B投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品B在空氣中放置七天后，再進(jìn)行發(fā)泡。分別將結(jié)果記入表1中。
表1.樣品B的發(fā)泡結(jié)果(發(fā)泡劑水；發(fā)泡溫度160℃)

對(duì)比例將未經(jīng)灼燒的載體粉末直接與PP熔融混合，然后進(jìn)行發(fā)泡實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如果混合冷卻后直接放入160℃硅油浴中進(jìn)行發(fā)泡，則不能發(fā)泡，但如果在空氣中放置一段時(shí)間(約一周后)，發(fā)泡效果與例2類(lèi)似。
例3.
將樣品A放戊烷中浸泡7天，取出后得樣品C，將樣品C投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品C在空氣中放置七天后，再進(jìn)行發(fā)泡。分別將結(jié)果記入表2中。
表2.樣品C的發(fā)泡結(jié)果(發(fā)泡劑戊烷；發(fā)泡溫度160℃)

例4.
選用10X分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時(shí)，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3(重量)份立即與97份PP的共聚物(丙烯與少量乙烯的共聚物)熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品D)待用。
將樣品D放戊烷中浸泡7天，取出后得樣品E，將樣品E投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品E在空氣中放置七天后，再進(jìn)行發(fā)泡。分別將結(jié)果記入表3中。
表3.樣品E的發(fā)泡結(jié)果(發(fā)泡劑戊烷；發(fā)泡溫度160℃)

例5.
選用5A分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時(shí)，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3(重量)份立即與97份PE熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品F)待用。
將樣品F放丁烷中浸泡7天，取出后得樣品G，將樣品G投入140℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品G在空氣中放置七天后，再進(jìn)行發(fā)泡。分別將結(jié)果記入表3中。
表4.樣品G的發(fā)泡結(jié)果(發(fā)泡劑丁烷；發(fā)泡溫度140℃)

權(quán)利要求
1.一種載體發(fā)泡劑的制備方法，其步驟如下①選用與發(fā)泡劑相適應(yīng)的分子篩粉末或多孔物質(zhì)粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末；②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中所選用的分子篩粉末或多孔物質(zhì)粉末的顆粒度為40目至1000目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中粉末灼燒時(shí)間為1至5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中粉末的灼燒溫度為200至600℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟②中物理發(fā)泡劑可選擇無(wú)機(jī)、有機(jī)、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
6.一種權(quán)利要求1所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中的應(yīng)用，其特征在于將上述步驟②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
7.一種權(quán)利要求1所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中的應(yīng)用，其特征在于將上述步驟①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中應(yīng)用，其特征在于上述聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯及各種橡膠或彈性體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中應(yīng)用，其特征在于上述載體粉末或載體發(fā)泡劑與聚合物的比例范圍為0.1％至10％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應(yīng)用，該制備方法是①選用與發(fā)泡劑相適應(yīng)的分子篩粉末或多孔物質(zhì)粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末，②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑；載體發(fā)泡劑在聚合物中的一種應(yīng)用是，將上述②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物；另一種應(yīng)用是，將上述①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物；本發(fā)明結(jié)合了化學(xué)和物理發(fā)泡劑各自的特點(diǎn)，成本不高，且在制備成發(fā)泡材料之后，在進(jìn)行發(fā)泡操作之前可放置相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
文檔編號(hào)C08L23/06GK101033308SQ200610124360
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者張興華, 李垚 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)