塑料发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种塑料发泡材料及其制备方法。上述塑料发泡材料是由基础树脂、反应型发泡剂及泡孔成核剂来制备，其中该基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计：该基础树脂的含量为78.7％～97.8％，该反应型发泡剂的含量为2.0％～19.7％，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6%。本发明还提供一种上述塑料发泡材料的制备方法。上述塑料发泡材料具有较佳的质量。
【专利说明】塑料发泡材料及其制备方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及高分子材料发泡成型领域，尤其是涉及一种塑料发泡材料及其制备方法，其以端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂为基础树脂，以反应型多功能发泡剂为发泡剂。
【【背景技术】】
[0002]制造高分子发泡材料的方法可以是物理发泡和化学发泡法。其中，物理发泡法需要在挤出设备或注塑设备中增加气体发生器、气体泵送装置和气压或流量调节控制装置等，设备成本较高，控制较复杂；此外，如果发泡的基础树脂熔体强度不高，还需要先对其进行提高熔体强度的改性，主要通过交联或共混以及接枝的方法进行改性，改性工艺较复杂。化学发泡剂也同样存在上述树脂熔体强度不高的改性问题，且化学发泡剂因为考虑其发气温度要与树脂的熔融和分解温度相适应，因而选择余地不大。
[0003]通常高分子发泡成型过程中，发泡剂主要采用AC (偶氮二甲酰胺)等化学发泡剂或CO2、丁烷、氟利昂等物理发泡剂，发泡剂在发泡成型中一般只起到提供发泡气体的作用，不能同时起到交联剂作用。
【
【发明内容】
】
[0004]有鉴于此，本发明新提出一种采用反应型发泡剂来制备的塑料发泡材料及其制备方法，其中反应型发泡剂不仅能提高发泡所需气体，而且反应使基础树脂交联，从而提高树脂发泡所需的高的熔体强度，改善塑料发泡材料的质量。
[0005]本发明提供一种塑料发泡材料，该塑料发泡材料是由基础树脂、反应型发泡剂及泡孔成核剂来制备，其中该基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计:该基础树脂的含量为78.7%~97.8%，该反应型发泡剂的含量为2.0%~19.7%，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6%。
[0006]该基础树脂为乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乳酸(PLA)、聚3_羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)、聚酰胺类(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙二醇(PEG)、聚甲醛(POM)及电晕或改性处理后的聚烯烃中的一种或几种共混物或共聚物。
[0007]该反应型发泡剂是一种封闭的多官能团异氰酸酯预聚体，该多官能团异氰酸酯预聚体包含至少3官能度，该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体的官能团-NCO的摩尔当量为1000-4000，该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体是由封闭剂苯酚、甲酚、己内酰胺、丁内酰胺、乳酸乙酯、乙酰丙酮、丙二酸二乙酯、甲醇、乙醇、苯胺、乙二胺、三乙烯四胺、亚硫酸氢钠、碳酸腈、氨基酰亚胺等一种或多种混合物在预定条件下对多官能团异氰酸酯预聚体封闭得到。
[0008]该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体与溶剂组成混合溶液，该混合溶液中封闭的异氰酸酯预聚体的含量为20%-50%，该溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N, N-二甲基酰胺、丁酮中一种或几种组成。
[0009]该包含至少3官能度的多官能团异氰酸酯预聚体是用2官能度的甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、亚苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、对苯二异氰酸酯(ΡΗΠ)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(PIDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTD))中的一种或几种混合物与三羟甲基丙烷反应、合成制得。
[0010]该基础树脂的含量为82.6%~94.0%，该反应型发泡剂的含量为5.6 %~16.5%，该泡孔成核剂的含量为0.4-1.0%。
[0011]一种塑料发泡材料的制备方法，其包括以下步骤:将基础树脂、反应型发泡剂和泡孔成核剂混合形成混合物，其中该基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计:该基础树脂的含量为78.7%~97.8%，该反应型发泡剂的含量为
2.0%~19.7%，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6% ;及将该混合物挤出或注塑发泡成型。
[0012]该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是通过高速混炼机在30-60 V混合，然后加入单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型。
[0013]该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是经过同向平行双螺杆挤出机先低温挤出造粒，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述低温是指低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
[0014]该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是经过超低温研磨混合，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述超低温是指低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
[0015]上述塑料发泡材料包括采用反应型发泡剂及端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂来制备，该反应型发泡剂不仅能提高发泡所需气体，而且反应过程能使基础树脂交联，因此可提高树脂发泡所需的高的熔体强度，进而提升塑料发泡材料的质量，是一种新的塑料发泡材料及制备方法。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0016]图1是本发明具体实施例1的聚乳酸发泡片材照片。
[0017]图2是本发明具体实施例2的聚乳酸模压发泡板材照片。
[0018]图3是本发明具体实施例3的聚乳酸模压在一条件下的发泡材料照片。
[0019]图4是本发明具体实施例3的聚乳酸模压在另一条件下的发泡材料照片。
【【具体实施方式】】
[0020]下面将结合本发明附图和【具体实施方式】对本发明高分子发泡材料的制备方法进行进一步的详细说明。
[0021]本发明实施例的塑料发泡材料 是由基础树脂、反应型发泡剂及泡孔成核剂来制备，其中基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计:基础树脂的含量为78.7%~97.8%，反应型发泡剂的含量为2.0%~19.7%，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6%。优选地，基础树脂的含量为82.6%~94.0%，反应型发泡剂的含量为5.6%~ 16.5%，泡孔成核剂的含量为0.4-1.0%。[0022]其中，基础树脂可为乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乳酸(PLA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)、聚酰胺类(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙二醇(PEG)、聚甲醛(POM)及电晕或改性处理后的聚烯烃中的一种或几种共混物或共聚物。
[0023]反应型发泡剂可以是一种封闭的多官能团异氰酸酯预聚体，多官能团异氰酸酯预聚体包含至少3官能度，封闭的多官能团异氰酸酯预聚体的官能团-NCO的摩尔当量为1000-4000，封闭的多官能团异氰酸酯预聚体是由封闭剂苯酚、甲酚、己内酰胺、丁内酰胺、乳酸乙酯、乙酰丙酮、丙二酸二乙酯、甲醇、乙醇、苯胺、乙二胺、三乙烯四胺、亚硫酸氢钠、碳酸腈、氨基酰亚胺等一种或多种混合物在预定条件下对多官能团异氰酸酯预聚体封闭得到。[0024]封闭的多官能团异氰酸酯预聚体可与溶剂组成混合溶液，混合溶液中封闭的异氰酸酯预聚体的含量为20%-50%，溶剂可为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N, N-二甲基酰胺、丁酮中一种或几种组成。
[0025]包含至少3官能度的多官能团异氰酸酯预聚体可用2官能度的甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、亚苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(PIDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTD))中的一种或几种混合物与三羟甲基丙烷反应、合成制得。
[0026]泡孔成核剂可为白炭黑、滑石粉、碳酸钙及碳酸钡之一或其组合物。
[0027]上述塑料发泡材料的制备方法，其包括以下步骤:
[0028]将基础树脂、反应型发泡剂和泡孔成核剂混合形成混合物；及
[0029]将混合物挤出或注塑发泡成型。
[0030]其中，基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物可以通过高速混炼机在30-60°C混合，然后加入单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型。
[0031]基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物可以经过同向平行双螺杆挤出机先低温挤出造粒，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述低温是指低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
[0032]基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物可以经过超低温研磨混合，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述超低温是指低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
[0033]此外，还可以先将基础树脂和泡孔成核剂混合后从料斗加入，再在挤出机或注塑机的熔融段末端料筒上的第二加料口注入反应型发泡剂，进行发泡。
[0034]上述塑料发泡材料的发泡倍率可为2-15倍。
[0035]上述塑料发泡材料包括采用反应型发泡剂及端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂来制备，以反应型发泡剂是一种封闭的多官能团异氰酸酯预聚体为例，发泡剂及端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂的反应机理如下:
[0036]X-NC0+R-NH2——R-NH-O-NH-X
[0037]X-NC0+R-OH——X-NH-COOR
[0038]X-NH-C00R+X-NC0——ROOC-NX-CO-NH-X[0039]X-NC0+H20-----X-NH2+C02
[0040]X-NC0+R-C00H-----R-C0NH-X+C02
[0041 ] 其中异氰酸酯反应的优先顺序，一般可先与-NH2反应，后与-OH或水反应，再后与羧基反应，且异氰酸酯采用多官能-NCO的，因而可先交联反应或者交联与发泡同时进行。因此该反应型发泡剂不仅能提高发泡所需气体，而且反应过程能使基础树脂交联，从而可提高树脂发泡所需的高的熔体强度，进而提升塑料发泡材料的质量。因此上述塑料发泡材料及制备方法是一种新的较好的塑料发泡材料及制备方法。
具体实施例
[0042]实施例1:
[0043]配方:聚乳酸(PLA):1000g、反应型发泡剂B (解封温度比反应型发泡剂A更高):30g、泡孔成核剂白炭黑:4g，按照上述配方先在高速混炼机混合后，投入双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出机从加料料斗至机头区的各段温度保持如下:125°C (加料段)一 140°C —150°C—165°C—170°C—170°C—170°C—165°C (机头段)。将造粒后的聚乳酸颗粒在平板硫化机上195°C (高于反应型发泡剂的解封温度)条件下模压(不排气)，得到板材照片如图1o
[0044]实施例2:
[0045]配方:聚乳酸(PLA):1000g、反应型发泡剂A:60g、泡孔成核剂白炭黑:6g，按照上述配方先在高速混炼机混合后，投入单螺杆挤出机经片材挤出机头得到发泡片材，从挤出机加料料斗至机头区的各段温度保持如下:130°C (加料段)一 150°C — 160°C — 175°C —175°C—165°C (机头 段)。
[0046]采用30rpm的挤出速度得到聚乳酸发泡片材照片如图2，发泡倍率约为2倍。
[0047]实施例3:
[0048]配方:聚乳酸(PLA):1000g、反应型发泡剂B (解封温度比反应型发泡剂A更高):250g、泡孔成核剂白炭黑:20g，按照上述配方先在高速混炼机混合后，投入双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出机从加料料斗至机头区的各段温度保持如下:125°C (加料段)一 140°C —150°C—165°C—170°C—170°C—170°C—165°C (机头段)。将造粒后的聚乳酸颗粒在平板硫化机上195°C (高于反应型发泡剂的解封温度)条件下只加热不压部分的照片见图3。将造粒后的聚乳酸颗粒在平板硫化机上195°C模压(不排气)，得到板材照片如图4。
[0049]从上述具体实施例可以看出，本发明的塑料发泡材料制备方法可以制备出新的较好的塑料发泡材料。
[0050]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种塑料发泡材料，其特征在于，该塑料发泡材料是由基础树脂、反应型发泡剂及泡孔成核剂来制备，其中该基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计:该基础树脂的含量为78.7%~97.8%，该反应型发泡剂的含量为2.0%~19.7%，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6%。
2.根据权利要求1所述的塑料发泡材料，其特征在于:该基础树脂为乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乳酸(PLA)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸戊酸共聚物(PHBV)、聚酰胺类(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙二醇(PEG)、聚甲醛(POM)及电晕或改性处理后的聚烯烃中的一种或几种共混物或共聚物。
3.根据权利要求1所述的塑料发泡材料，其特征在于:该反应型发泡剂，是一种封闭的多官能团异氰酸酯预聚体，该多官能团异氰酸酯预聚体包含至少3官能度，该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体的官能团-NCO的摩尔当量为1000-4000，该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体是由封闭剂苯酚、甲酚、己内酰胺、丁内酰胺、乳酸乙酯、乙酰丙酮、丙二酸二乙酯、甲醇、乙醇、苯胺、乙二胺、三乙烯四胺、亚硫酸氢钠、碳酸腈、氨基酰亚胺等一种或多种混合物在预定条件下对多官能团异氰酸酯预聚体封闭得到。
4.根据权利要求3所述的塑料发泡材料，其特征在于:该封闭的多官能团异氰酸酯预聚体与溶剂组成混合溶液，该混合溶液中封闭的异氰酸酯预聚体的含量为20%-50%，该溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N，N-二甲基酰胺、丁酮中一种或几种组成。
5.根据权利要求2所述的塑料发泡材料，其特征在于:该包含至少3官能度的多官能团异氰酸酯预聚体是用2官能度的甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、亚苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、对苯二异氰酸酯(proi)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(PIDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTD))中的一种或几种混合物与三羟甲基丙烷反应、合成制得。
6.根据权利要求1所述的塑料发泡材料，其特征在于:该基础树脂的含量为82.6%~94.0%，该反应型发泡剂的含量为5.6%~16.5%，该泡孔成核剂的含量为0.4-1.0%。`
7.—种塑料发泡材料的制备方法，其包括以下步骤: 将基础树脂、反应型发泡剂和泡孔成核剂混合形成混合物，其中该基础树脂为端基带有活泼氢的高分子树脂或改性高分子树脂，且以总重量计:该基础树脂的含量为78.7%~97.8%，该反应型发泡剂的含量为2.0%~19.7%，泡孔成核剂的含量为0.2-1.6% ;及 将该混合物挤出或注塑发泡成型。
8.根据权利要求7所述的塑料发泡材料的制备方法，其特征在于:该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是通过高速混炼机在30-60 V混合，然后加入单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型。
9.根据权利要求7所述的塑料发泡材料的制备方法，其特征在于:该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是经过同向平行双螺杆挤出机先低温挤出造粒，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述低温是指低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
10.根据权利要求7所述的塑料发泡材料的制备方法，其特征在于:该基础树脂、反应型发泡剂、泡孔成核剂的混合物是经过超低温研磨混合，然后通过单螺杆挤出机或注塑机进行发泡成型，其中上述超低温是指`低于封闭的异氰酸酯预聚体的解封温度。
【文档编号】C08J9/08GK103881222SQ201410055694
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】徐志娟, 林雪春 申请人:深圳职业技术学院