專利名稱：發(fā)泡pet片材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合發(fā)泡劑連續(xù)擠出制備的PET泡沫片材及其制備方法，屬于高分子發(fā)泡材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚合物泡沫片材由于具有質(zhì)輕、隔熱、隔音、吸能、緩沖等優(yōu)點，在各種產(chǎn)業(yè)以及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)聚合物發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率，即聚合物基體樹脂密度與發(fā)泡材料密度之比，聚合物發(fā)泡材料可以分為超高倍率(40倍以上)、高倍率(40-4倍)和低倍率(4倍以下)。其中，低倍率的聚合物發(fā)泡片材除了具有泡沫片材的通常特性以外，還具有良好的剛性和耐熱性。非常適宜應(yīng)用在需要足夠剛性的杯、碗等容器包裝、汽車內(nèi)襯基材等場合。
PET發(fā)泡成型后具有以下優(yōu)點。
(1)密度低且形成閉孔結(jié)構(gòu)，有較低的吸水率；(2)具有較高耐壓能力、穩(wěn)定性和切變模量(3)具有較好的熱穩(wěn)定性，工作溫度可達(dá)200°C ； (4)熱導(dǎo)率低，具有較好的保溫隔熱性能。
當(dāng)PET作為發(fā)泡材料基體時，因為自身的特點，可發(fā)性非常低。與常用的PS和LDPE 樹脂相比，半結(jié)晶的、密度相對較高的PET發(fā)泡面臨幾個問題=(I)PET的加工溫度相對較高 (260-290°C);(2)與無定形樹脂相比，加工溫度范圍較窄；(3)發(fā)泡材料的流變性能差，不利于發(fā)泡；(4)PET的結(jié)晶速度較慢，不利于氣泡的成核與穩(wěn)定；(5)其結(jié)晶成核與氣泡成核可能存在沖突。
中國專利CN101544812A公開了一種制備CPET發(fā)泡片材的方法，該方法通過發(fā)泡助劑使PET在擠出發(fā)泡過程中提高熔體粘度與強(qiáng)度，從而使得發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體存留在片材基體中形成穩(wěn)定的泡沫結(jié)構(gòu)。但是，該方法使用的主要是化學(xué)發(fā)泡劑，而化學(xué)發(fā)泡劑在制備泡沫的過程中會有一部分殘留在制品內(nèi)，影響產(chǎn)品性能和使用安全。
中國專利CN101885855A公開了一種PET泡沫片材的制備方法，該方法使用液體二氧化碳為發(fā)泡劑采用釜壓法來制備PET發(fā)泡片材，但該方法不能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種發(fā)泡PET片材及其制備方法。
本發(fā)明提供了一種采用復(fù)合發(fā)泡劑連續(xù)擠出發(fā)泡制備的PET泡沫片材，該發(fā)泡片材是由PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩(wěn)定劑0. 1-10重量份；復(fù)合發(fā)泡劑經(jīng)過擠出機(jī)充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型制得。
其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發(fā)泡劑和0-3重量份的第三組分發(fā)泡劑。
在上述的PET泡沫片材中，所采用的復(fù)合發(fā)泡劑的總量可以控制為1. 5-18重量份 (優(yōu)選1. 5-10重量份)，所采用的液體二氧化碳可以為液體二氧化碳等；所采用的第二組分發(fā)泡劑可以為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸等中的一種或幾種的混合物，或者可以含有上述發(fā)泡劑(即偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸等)中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物。所采用的第三組分發(fā)泡劑可以為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚等中的一種或幾種的混合物。
在上述復(fù)合發(fā)泡劑中，液體二氧化碳為主發(fā)泡劑，用于PET的發(fā)泡；第二組分發(fā)泡劑可以起到提高泡孔密度的作用；該第三組分發(fā)泡劑能夠起到改善泡孔尺寸大小的作用。
在本發(fā)明所提供的PET泡沫片材中，所述PET的特性粘度值為0. 7-1. 5dl/g。
在本發(fā)明所提供的PET泡沫片材中，成核劑主要用于提高泡孔密度，其作用機(jī)理與第二組分發(fā)泡劑不同，所采用的成核劑可以為滑石粉、碳酸鈣、納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅等中的一種或幾種的混合物。
在本發(fā)明所提供的PET泡沫片材中，泡孔穩(wěn)定劑主要用于提高泡孔壁的強(qiáng)度，防止泡孔壁的破裂，起到穩(wěn)定泡孔的作用。所采用的泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑等中的一種或幾種混合物。其中，采用的泡孔穩(wěn)定劑優(yōu)選甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑，例如單硬脂酸甘油酯，一般可以是通過含有C16-C18的脂肪酸與甘油、二醇等物質(zhì)酯化得到的一類化合物。
本發(fā)明所提供的PET泡沫片材是采用上述的原料通過連續(xù)擠出發(fā)泡制備得到的。
本發(fā)明提供的發(fā)泡PET片材的制備方法，具體包括以下步驟 將PET樹脂，經(jīng)過100-12(TC烘干5-6h之后形成發(fā)泡原料；將PET發(fā)泡原料、第二組分化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得到混合物料； 將上述混合原料加入連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)，將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)過充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型，得到所述PET 泡沫片材。
在制備PET泡沫片材的過程中，所采用的連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)可以為雙階單螺桿-單螺桿串聯(lián)擠出機(jī)、雙階雙螺桿-單螺桿串聯(lián)擠出機(jī)或者單階單螺桿擠出機(jī)，加工溫度控制在 200-250°C。
在添加液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物時，可以通過在擠出發(fā)泡中所常用的設(shè)備進(jìn)行，優(yōu)選采用高精度發(fā)泡劑計量系統(tǒng)，該計量系統(tǒng)為液體專用，依序為液體儲罐、一級增壓泵、二級緩沖罐、計量泵及流量控制單元。在添加時，液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物的注入量(注入速度)可以控制為 0. 6-6kg/h0這種發(fā)泡劑計量系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過程中長時間保證發(fā)泡劑的精確及穩(wěn)定的輸送和計量，其中，所采用的增壓泵可以為柱塞壓縮泵或隔膜壓縮泵等。其中，一級增壓泵的作用是用來提高液體二氧化碳的壓力，保證二氧化碳能夠順利達(dá)到擠出機(jī)組；二級緩沖罐的作用是用來緩沖液體二氧化碳的壓力波動，使其平穩(wěn)流動；隔膜計量泵和質(zhì)量流量控制系統(tǒng)的作用是用來控制液體二氧化碳的準(zhǔn)確計量。
在擠出機(jī)中所采用的口?？梢詾殡娂訜峥販鼗蛘哂驮〖訜峥販氐沫h(huán)形或者片形口模，并且在口模的后部可以配有用于控制熔體均一性的發(fā)泡穩(wěn)定裝置。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點可以制備中低發(fā)泡倍率且具有良好力學(xué)性能的PET泡沫包裝片材，生產(chǎn)過程高度連續(xù)且穩(wěn)定、生產(chǎn)過程安全無環(huán)境污染，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。產(chǎn)品的發(fā)泡倍率、泡孔尺寸分布及力學(xué)性能綜合評價優(yōu)良，且主發(fā)泡劑為二氧化碳對產(chǎn)品的使用性能和使用安全無影響。


圖1為高精度液體發(fā)泡劑計量系統(tǒng)示意圖。
圖2為實施例1所得到的PET泡沫片材的掃描電鏡照片。
圖3為實施例2所得到的PET泡沫片材的掃描電鏡照片。
具體實施方式
本發(fā)明所提供的采用復(fù)合發(fā)泡劑的PET泡沫片材可以按照以下具體生產(chǎn)方法制備得到。
PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩(wěn)定劑0. 1-10重量份；復(fù)合發(fā)泡劑1. 5-18重量份(優(yōu)選1. 5-10重量份)，混均，擠出，成型得到PET發(fā)泡片材。
將PET樹脂，經(jīng)過100-120°C烘干5_6h之后形成發(fā)泡原料。
將PET發(fā)泡原料、第二組分化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得到混合物料。
將上述混合物料加入連續(xù)擠出發(fā)泡專用擠出機(jī)，由高精度發(fā)泡劑計量系統(tǒng)將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)擠出機(jī)充分混合、 控溫之后，經(jīng)由擠出發(fā)泡片材專用口模擠出發(fā)泡成型，成型后的片材寬度為400-1000mm。
在添加液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物時，可以通過在擠出發(fā)泡中所常用的設(shè)備進(jìn)行，優(yōu)選采用高精度發(fā)泡劑計量系統(tǒng)，該計量系統(tǒng)為液體專用，主要由液體儲罐、一級增壓泵、二級緩沖罐、隔膜計量泵和質(zhì)量流量控制系統(tǒng)組成。在添加時，液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物的注入量(注入速度)可以控制為0. 6-6kg/h0這種發(fā)泡劑計量系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過程中長時間保證發(fā)泡劑的精確及穩(wěn)定的輸送和計量，其中，所采用的增壓泵可以為柱塞壓縮泵或隔膜壓縮泵等。具體結(jié)構(gòu)如示意圖1所示。其中，一級增壓泵的作用是用來提高液體二氧化碳的壓力，保證二氧化碳能夠順利達(dá)到擠出機(jī)組；二級緩沖罐的作用是用來緩沖液體二氧化碳的壓力波動，使其平穩(wěn)流動；隔膜計量泵和質(zhì)量流量控制系統(tǒng)的作用是用來控制液體二氧化碳的準(zhǔn)確計量。
以下結(jié)合實施列對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明。
實施例1發(fā)泡PET片材的制備。
將PET樹脂和氣泡成核劑在100°C烘干IOh。
采用100重量份PET (特性粘度為0. 87)，加入改性蒙脫土氣泡成核劑一重量份， 注入液體二氧化碳的量為0. Wcg/h，在二階單螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度如下擠出機(jī)輸送段 200、210、215°C ；壓縮段 215、220、225、225、215、215、210、210°C ；均化段 205、205、205、 205°C。機(jī)頭溫度200°C。
得到PET發(fā)泡片材的性能見表1。
表 權(quán)利要求
1.一種發(fā)泡PET片材，其特征在于它是由PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩(wěn)定劑0. 1-10重量份；復(fù)合發(fā)泡劑1. 5-18重量份；經(jīng)過擠出機(jī)混合后，擠出發(fā)泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發(fā)泡劑和0-3重量份的第三組分發(fā)泡劑。
2.如權(quán)利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述第二組分發(fā)泡劑為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發(fā)泡劑為含有偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物；所述第三組分發(fā)泡劑為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚中的一種或幾種的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述PET的特性粘度值為0.7-1. 5dl/g。
4.如權(quán)利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述成核劑為滑石粉、碳酸鈣、改性納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅中的一種或幾種的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定齊U、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑中的一種或幾種混合物。
6.一種PET泡沫片材的制備方法，其包括以下步驟將PET樹脂，經(jīng)過100-12(TC烘干5-6h之后形成發(fā)泡原料；將PET發(fā)泡原料、第二組分化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得到混合物料； 將上述混合物料加入連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)，將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發(fā)泡劑的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)過充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型，得到所述PET 泡沫片材；其中，PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩(wěn)定劑0. 1-10重量份；復(fù)合發(fā)泡劑1. 5-18重量份；經(jīng)過擠出機(jī)充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發(fā)泡劑和0-3重量份的第三組分發(fā)泡劑。
7.如權(quán)利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述第二組分發(fā)泡劑為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發(fā)泡劑為含有偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物；所述第三組分發(fā)泡劑為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚中的一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述PET的特性粘度值為 0. 7-1. 5dl/g。
9.如權(quán)利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述成核劑為滑石粉、碳酸鈣、 改性納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅中的一種或幾種的混合物。
10.如權(quán)利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑中的一種或幾種混合物。
全文摘要
本發(fā)明一種發(fā)泡PET片材及制備方法，該片材是由PET樹脂100重量份；成核劑0.1-10重量份；泡孔穩(wěn)定劑0.1-10重量份；復(fù)合發(fā)泡劑1.5-18重量份；經(jīng)過擠出機(jī)混合后，擠出發(fā)泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0.5-5重量份的第二組分發(fā)泡劑和0-3重量份的第三組分發(fā)泡劑。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點可以制備中低發(fā)泡倍率且具有良好力學(xué)性能的PET泡沫包裝片材，生產(chǎn)過程高度連續(xù)且穩(wěn)定、生產(chǎn)過程安全無環(huán)境污染，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。產(chǎn)品的發(fā)泡倍率、泡孔尺寸分布及力學(xué)性能綜合評價優(yōu)良，且主發(fā)泡劑為二氧化碳對產(chǎn)品的使用性能和使用安全無影響。
文檔編號C08K3/22GK102504498SQ201110304448
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者劉本剛, 周洪福, 張玉霞, 王向東, 陳士宏 申請人:北京工商大學(xué)