專利名稱：模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微孔發(fā)泡技術(shù)，具體涉及加工熔體粘度低的工程塑料的微孔發(fā)泡技術(shù)。
背景技術(shù)：
微孔發(fā)泡材料是指泡孔直徑在5～100μm之間，材料密度減少5～95％的熱塑性高聚物，其基本概念是在20世紀(jì)80年代，由美國麻省理工學(xué)院的Suh教授提出。他的基本設(shè)想是根據(jù)小粒徑的無機(jī)粒子能夠增強(qiáng)、增韌塑料的事實(shí)，提出能否用小于聚合物材料的臨界裂紋尺寸的氣泡來增強(qiáng)、增韌聚合物材料，達(dá)到既降低材料的密度、減輕材料的重量而又提高材料性能的目的。經(jīng)過20多年的研究表明，微孔發(fā)泡聚合物材料具有很好的物理機(jī)械性能，如缺口沖擊強(qiáng)度高、韌性好、強(qiáng)度高、疲勞壽命長，絕緣性能好，介電常數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。
目前，微孔發(fā)泡材料的加工正向工業(yè)化方向蓬勃發(fā)展，其中尤以美國麻省理工學(xué)院的Suh小組對微孔發(fā)泡材料的研制和開發(fā)最為成功。80年代他們用釜壓法制備出微孔聚苯乙烯(PS)材料，90年代在擠出機(jī)上半連續(xù)生產(chǎn)PS微孔泡沫材料，隨后又采用連續(xù)擠出生產(chǎn)微孔聚合物材料；1994年，將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓到美國的Trexel公司，開始將實(shí)驗(yàn)室的研究成果轉(zhuǎn)入工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，并將生產(chǎn)微孔發(fā)泡材料的商標(biāo)注冊為Mucell。Trexel公司與全世界十幾家有名的材料加工設(shè)備公司如Krass Maffei，Uniloy-Milacron，Engel，Husky，Arburg，Alusisse Composite等合作開發(fā)出用于微孔發(fā)泡材料加工的擠出、注射和吹塑等設(shè)備，并用于工業(yè)化生產(chǎn)聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSU)、熱塑性彈性體等多種微孔發(fā)泡高分子材料。而我國在微孔發(fā)泡加工領(lǐng)域剛剛起步，如近年來中國科學(xué)院化學(xué)研究所的何嘉松用釜壓法制備出微孔發(fā)泡復(fù)合材料并申請了專利，華南理工大學(xué)也正在研制微孔發(fā)泡加工的連續(xù)擠出設(shè)備。
總的看來，微孔發(fā)泡加工的工藝過程可分為以下三個階段(1)氣體—景合物均相體系的形成；(2)降低壓力或升高溫度，體系變?yōu)檫^飽和態(tài)，氣體均相成核；(3)泡核生長及冷卻定型。對于釜壓法，由于采用在常溫下用高壓氣體擴(kuò)散進(jìn)入聚合物中形成氣體—聚合物的均相體系，壓力高達(dá)25MPa，因溫度低，氣體的擴(kuò)散速度很慢，形成均相體系的時間長，一般在20小時以上，而不適合于工業(yè)化的生產(chǎn)；對于連續(xù)擠出、注射或吹塑等加工方法，它不適合用來加工熔體粘度低的高分子材料；且其工藝過程需要塑化、氣體的注入、均相體系的形成、氣體成核、氣泡生長控制及定形等各階段協(xié)調(diào)動作，需要復(fù)雜的加工設(shè)備和嚴(yán)格的工藝條件，微孔發(fā)泡材料制造成本高，操作復(fù)雜。目前僅有由擁有微孔聚合物專利權(quán)的Trexel公司授權(quán)的塑機(jī)生產(chǎn)商能夠生產(chǎn)微孔加工的擠出、注射等設(shè)備。該專利的實(shí)施需要復(fù)雜的加工設(shè)備和嚴(yán)格的工藝條件，微孔發(fā)泡材料制造成本高，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，利用普通的熱壓機(jī)進(jìn)行加工的模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，以克服上述專利及技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它是將載體樹脂與發(fā)泡劑在100～120℃進(jìn)行混煉，制得發(fā)泡劑基材；將發(fā)泡劑基材和工程塑料共同放入模具腔中，模具置于130～230℃的熱壓機(jī)上，施加8～20MPa的壓力，經(jīng)過2～20分鐘發(fā)泡；卸壓，將發(fā)泡試樣從模具中取出，冷卻。
本發(fā)明與現(xiàn)有微孔發(fā)泡技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明適用于不宜采用特殊的微孔發(fā)泡擠出和注射法加工的工程塑料。它使用的設(shè)備為普通的熱壓機(jī)和無特殊密封的模具作為加工的主要設(shè)備，設(shè)備費(fèi)用低廉，微孔發(fā)泡材料制備成本低。它通過控制溫度的方式來控制發(fā)泡劑的分解速度，維持體系較長的恒壓狀態(tài)，無須特殊的密封材料及密封方法。關(guān)鍵的是它通過提高加工溫度，加速氣體在聚合物中的擴(kuò)散，減少加工時間，提高了加工的效率。本發(fā)明的工藝流程簡單、易于操作、加工條件溫和、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于玻璃化溫度較高的聚合物的微孔發(fā)泡加工，宜推廣使用。
具體實(shí)施例方式
發(fā)泡劑選用偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二異丙酯、N，N-二亞硝基五次甲基四胺、3，3-二磺酰二苯砜、4，4-氧代雙苯磺酰肼中的一種。
載體樹脂選用聚乙烯、聚丙烯，乙丙橡膠，丁苯橡膠，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，天然橡膠中的一種。
工程塑料選聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯，聚醚醚酮，聚酰亞胺中的一種。
實(shí)施例1將4份偶氮二甲酰胺(AC)、100份聚乙烯(PE)和0.1份過氧化二異丙苯(DCP)于100～120℃時在雙輥開煉機(jī)上混煉均勻，制備發(fā)泡劑基材。
將發(fā)泡劑基材和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)試樣共同放入模腔、模具置于熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)上板溫度在185±5℃，下板溫度在125±5℃，預(yù)熱至載體樹脂熔融，施加8～20MPa，恒壓3～20Min發(fā)泡。
卸壓，冷卻PET試樣，即制得微孔PET發(fā)泡材料。
實(shí)施例2將12份偶氮二甲酰胺(AC)、100份聚乙烯(PE)和1份過氧化二異丙苯(DCP)于100～120℃時在雙輥開煉機(jī)上混煉均勻，制備發(fā)泡劑基材。
將發(fā)泡劑基材和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)試樣共同放入模腔、模具置于熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)上板溫度在200±5℃，下板溫度在155±5℃，預(yù)熱至載體樹脂熔融，施加8～20MPa，恒壓3～20Min發(fā)泡。
卸壓，冷卻PET試樣，即制得微孔PET發(fā)泡材料。
實(shí)施例3將30份偶氮二甲酰胺(AC)、100份聚乙烯(PE)和10份過氧化二異丙苯(DCP)于100～120℃時在雙輥開煉機(jī)上混煉均勻，制備發(fā)泡劑基材。
將發(fā)泡劑基材和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)試樣共同放入模腔、模具置于熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)上板溫度在225±5℃，下板溫度在165±5℃，預(yù)熱至載體樹脂熔融，施加8～20MPa，恒壓3～20Min發(fā)泡。
卸壓，冷卻PET試樣，即制得微孔PET發(fā)泡材料。
實(shí)施例4將12份偶氮二甲酰胺(AC)、100份聚乙烯(PE)和1的過氧化二異丙苯(DCP)于100～120℃時在雙輥開煉機(jī)上混煉均勻，制備發(fā)泡劑基材。
將發(fā)泡劑基材和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)試樣共同放入模腔、模具置于熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)上板溫度在195±5℃，下板溫度在195±5℃，預(yù)熱至載體樹脂熔融，施加8～20MPa，恒壓2Min發(fā)泡。
卸壓，冷卻PET試樣，即制得微孔PET發(fā)泡材料。
實(shí)施例5將12份偶氮二甲酰胺(AC)、100份聚乙烯(PE)和微量的過氧化二異丙苯(DCP)于100～120℃時在雙輥開煉機(jī)上混煉均勻，制備發(fā)泡劑基材。
將發(fā)泡劑基材和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)試樣共同放入模腔、模具置于熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)上板溫度在195±5℃，下板溫度在195±5℃，預(yù)熱至載體樹脂熔融，施加8～20MPa，恒壓20Mm發(fā)泡。
卸壓，冷卻PET試樣，即制得微孔PET發(fā)泡材料。
做出的5實(shí)施例的結(jié)果見表1表1泡孔直徑 相對密度 密度減小 強(qiáng)度 斷裂伸長率(μm)(％) (MPa)(％)PET*1 164 96實(shí)施例一171 0.7921 172 128實(shí)施例二260 0.5842 183 136實(shí)施例三343 0.4357 177 145實(shí)施例四452 0.7525 185 138實(shí)施例五597 0.5644 155 95★為對照試樣；1、2、3為溫差法；4、5為等溫法。
權(quán)利要求
1.一種模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是它是將載體樹脂與發(fā)泡劑在100～120℃進(jìn)行混煉，制得發(fā)泡劑基材；將發(fā)泡劑基材和工程塑料共同放入模具腔中，模具置于130～230℃的熱壓機(jī)上，施加8～20MPa的壓力，經(jīng)過2～20分鐘發(fā)泡；卸壓，將發(fā)泡試樣從模具中取出，冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述熱壓機(jī)內(nèi)上板溫度的溫度與下板溫度的溫度之間相同或存在溫差。
3.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述熱壓機(jī)內(nèi)上板溫度為180～230℃，下板溫度為130～170℃。
4.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述發(fā)泡劑選用偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二異丙酯、N，N-二亞硝基五次甲基四胺、3，3-二磺酰二苯砜、4，4-氧代雙苯磺酰肼中的一種。。
5.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述載體樹脂選用聚乙烯、聚丙烯，乙丙橡膠，丁苯橡膠，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，天然橡膠中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述工程塑料選聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯，聚醚醚酮，聚酰亞胺中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是所述工程塑料是片狀。
8.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是在進(jìn)行混煉時還加入交聯(lián)劑。
9.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是交聯(lián)劑采用過氧化二異丙苯。
10.如權(quán)利要求1所述模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法，其特征是發(fā)泡劑、載體樹脂、交聯(lián)劑的重量分比為4～30∶100～0.1～10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模壓法微孔發(fā)泡工程塑料的制備方法。它是將載體樹脂與發(fā)泡劑在100～120℃進(jìn)行混煉，制得發(fā)泡劑基材；將發(fā)泡劑基材和工程塑料共同放入模具腔中，模具置于130～230℃的熱壓機(jī)止，施加小于20MPa的壓力，經(jīng)過恒壓發(fā)泡；卸壓，將發(fā)泡試樣從模具中取出，冷卻。本發(fā)明與現(xiàn)有微孔發(fā)泡技術(shù)相比，本發(fā)明適用于不宜采用特殊的微孔發(fā)泡擠出和注射法加工的工程塑料。它使用普通的熱壓機(jī)設(shè)備進(jìn)行加工，微孔發(fā)泡材料制備成本低。它通過提高加工溫度，加速氣體在聚合物中的擴(kuò)散，減少加工時間，提高了加工的效率。本發(fā)明的工藝流程簡單、易于操作、加工條件溫和、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于玻璃化溫度較高的聚合物的微孔發(fā)泡加工，宜推廣使用。
文檔編號B29C44/10GK1438104SQ03118818
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者管蓉, 王必勤, 向明, 魯?shù)缕? 方荃 申請人:湖北大學(xué)