采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法技术

本发明专利技术一种采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，将原料与CO2组合发泡剂及复合成核剂、红外阻隔剂加入到挤出发泡机组中进行发泡，并采用双螺杆挤出机组，挤出发泡后，进行定型冷却后进行二次发泡成型，以得到高抗压强度、高尺寸稳定性、高绝热的挤出聚苯乙烯发泡板材。

Using CO

The invention adopts CO

【技术实现步骤摘要】
采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法
本专利技术涉及一种聚苯乙烯发泡材料的制备方法，特别涉及到采用CO2为主发泡剂制备的高抗压强度、高尺寸稳定性、高绝热的挤出聚苯乙烯发泡板材的制备方法。
技术介绍
中国聚苯乙烯泡沫行业尤其是挤出聚苯乙烯发泡板材(XPS)泡沫行业正在进行含氢氯氟烃(HCFCs)发泡剂的淘汰工作，所选择的主要替代技术是CO2/酒精/第三组分发泡剂组合发泡技术，即以CO2为主要发泡剂，辅以酒精和ODP值为0、GWP值较低的第三组分发泡剂为辅助发泡剂进行XPS发泡板材的制备。CO2的沸点非常低，为-78.5℃，常温下的蒸汽压高达6448kPa，在挤出发泡过程中，为了遏制其在挤出机机筒和机头内的预发泡，系统的工作压力要高于采用HCFCs作为发泡剂的工作压力。此外，CO2与PS的相容性差，与HCFCs相比在PS熔体中的溶解度较低，也需要通过提升系统工作压力或者调整原料配方来提高其在PS中的溶解度。CO2的相对分子量低，扩散速度非常快，获得低密度的产品有一定难度。CO2的热导率(25℃)为16.6mW/(m·k)，对制备的发泡产品的绝热性能带来影响。乙醇的分子量为46.0，与CO2的分子量非常接近(44.0)，其气相热导率(25℃)为14.4mW/m.K，扩散系数显著低于CO2。乙醇的沸点为78℃，为低挥发性发泡剂。乙醇对PS熔体具有显著的增塑作用，可以大幅降低PS熔体的粘度，尤其是随乙醇用量的增大，PS熔体的粘度持续降低，而CO2随着用量增大对于PS熔体的增塑效应减弱，变得不太显著。正是由于乙醇的这种显著增塑作用，可以大幅降低PS熔体的温度。但是，乙醇的加入并不能降低发泡成型的临界压力，采用CO2/乙醇组合发泡剂与单独采用CO2发泡剂系统的临界压力相同，一般需要在6-7MPa，这样就对制备较厚的XPS泡沫带来了难度，通常，采用CO2/乙醇组合发泡剂制备的XPS泡沫塑料的厚度不超过60mm。此外，由于乙醇的沸点为78℃，在常温下为液态，所得的XPS发泡板材成型后容易收缩，尤其是乙醇用量较高时更为突出，从而易于引起制品的尺寸稳定性问题。为了制备性能更加优良的XPS泡沫，目前工业实际中常常采用CO2/乙醇/第三组分发泡剂(ODP值为0、GWP值较低)组合发泡技术，所采用的第三组分发泡剂要求其ODP值为0、GWP值较低，适宜于作为第三组分发泡剂的替代品可以为烃类、醚、酯以及ODP值为0、GWP值较低的HFCs，一般可根据产品厚度、绝热性能和阻燃性能的不同要求合理选择第三组分发泡剂。综合上述，采用CO2为主发泡剂并辅以环境友好和气候友好的辅助发泡剂进行XPS发泡板材的制备，面临如下突出问题：(1)产品厚度问题，制备厚度》60mm的板材有一定困难；(2)导热系数较高问题，一般而言，制备常温下热导率《0.030mW/m.K存在困难；(3)阻燃问题，由于使用易燃发泡剂，制备难燃级别的板材存在困难；(4)高性能问题，制备尺寸稳定性好、低密度的高强度、高模量的XPS板材存在困难。为了克服上述问题，研究者尝试了多种技术方案予以改善。C.V.Vo(CellularPolymer，Vol.30,No.3,2011)采用石墨(或炭黑)作为红外阻隔剂阻止辐射传热来改善采用CO2+酒精为发泡剂制备的XPS板材的绝热性能。CN101720270A公开了采用纳米石墨和HFC-134的聚苯乙烯制备方法。CN102604249A公开了采用阻燃型聚苯乙烯聚合物生产阻燃泡沫塑料的方法。CN1907683A和CN101234520A分别公开了一种泡沫板材生产用的真空筒和真空成型技术泡沫板材生产线。上述解决方案中，采用石墨或者炭黑固然可以提高XPS发泡板材的绝热性能，但是由于炭黑与石墨为无机物，可以作为成核剂，将对泡沫的泡孔尺寸和密度产生影响，此外，石墨和炭黑会导致板材颜色变为深色，加工过程中的色污严重。采用真空发泡成型，除了对PS树脂的性能提出较高要求之外，对于CO2+酒精发泡体系的适用性尚需进行研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提出了基于CO2组合发泡剂，采用复合成核剂以及有机高分子红外阻隔剂，并可以结合二次发泡成型，制备低密度的尺寸稳定性优良、高强度、高模量、导热系数低的XPS板材制备的新工艺。本专利技术的所采用的技术手段为：一种采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，将原料与CO2组合发泡剂及复合成核剂、红外阻隔剂加入到挤出发泡机组中进行发泡；原料为聚苯乙烯；其中，CO2组合发泡剂是指，以CO2、酒精为基础，复合以HCFC-134a、HFC-152a、正丁烷、异丁烷、或HFO-1234ze；其中，复合成核剂是指，以碳酸氢钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢钙与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢镁与柠檬酸组成的混合物、碳酸钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸钙与柠檬酸组成的混合物或碳酸镁与柠檬酸组成的混合物，分别与滑石粉、硅酸钙、石墨或炭黑组合形成的复合成核剂；其中，红外阻隔剂是指，热塑性聚酯或聚多元醇。所述聚苯乙烯为通用级，熔体流动速率1-25g/10min。熔体流动速率1-10g/10min。原料为聚苯乙烯共混苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物占聚苯乙烯共混苯乙烯-丙烯腈共聚物总量的质量百分含量为1-20％。在CO2组合发泡剂中，CO2的质量百分含量为原料的3％-5％；乙醇的质量百分含量为原料的1-3％；HCFC-134a、HFC-152a、正丁烷、异丁烷或HFO-1234ze的质量百分含量为原料的1-2％。在复合成核剂中，碳酸氢钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢钙与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢镁与柠檬酸组成的混合物、碳酸钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸钙与柠檬酸组成的混合物或碳酸镁与柠檬酸组成的混合物的质量百分含量为原料的0.5％-1％；滑石粉、硅酸钙、石墨或炭黑的质量百分含量为原料的0.5％-2％。该红外阻隔剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯或聚乙二醇。该红外阻隔剂的质量百分含量为原料的0.5-5％。挤出发泡机组为双螺杆挤出机组，挤出发泡后，进行定型冷却后进行二次发泡成型。二次发泡成型压力为真空。利用本专利技术的方法，可以得到高抗压强度、高尺寸稳定性、高绝热的挤出聚苯乙烯发泡板材。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式本专利技术一种采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，将原料与CO2组合发泡剂及复合成核剂、红外阻隔剂加入到挤出发泡机组中进行发泡；原料为聚苯乙烯。其中，CO2组合发泡剂是指，以CO2、酒精为基础，复合以HCFC-134a、HFC-152a、正丁烷、异丁烷、或HFO-1234ze。其中，复合成核剂是指，以碳酸氢钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢钙与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢镁与柠檬酸组成的混合物、碳酸钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸钙与柠檬酸组成的混合物或碳酸镁与柠檬酸组成的混合物，分别与滑石粉、硅酸钙、石墨或炭黑组合形成的复合成核剂。其中，红外阻隔剂是指，热塑性聚酯或聚多元醇。所述聚苯乙烯为通用级，熔体流动速率1-25g/10min，最佳为熔体流动速率1-10g/10min。为进一步提高发泡倍率，原料可以为聚苯乙烯共混苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物占聚苯乙烯共混苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用CO

【技术特征摘要】
1.一种采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，将原料与CO2组合发泡剂及复合成核剂、红外阻隔剂加入到挤出发泡机组中进行发泡；原料为聚苯乙烯；其中，CO2组合发泡剂是指，以CO2、酒精为基础，复合以HCFC-134a、HFC-152a、正丁烷、异丁烷、或HFO-1234ze；其中，复合成核剂是指，以碳酸氢钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢钙与柠檬酸组成的混合物、碳酸氢镁与柠檬酸组成的混合物、碳酸钠与柠檬酸组成的混合物、碳酸钙与柠檬酸组成的混合物或碳酸镁与柠檬酸组成的混合物，分别与滑石粉、硅酸钙、石墨或炭黑组合形成的复合成核剂；其中，红外阻隔剂是指，热塑性聚酯或聚多元醇。2.如权利要求1所述的采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯为通用级，熔体流动速率1-25g/10min。3.如权利要求2所述的采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，熔体流动速率1-10g/10min。4.如权利要求1所述的采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，原料为聚苯乙烯共混苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物占聚苯乙烯共混苯乙烯-丙烯腈共聚物总量的质量百分含量为1-20％。5.如权利要求1-4其中任一所述的采用CO2组合发泡剂挤出聚苯乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，在C...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，
申请(专利权)人：贵州五洲新材料科技有限公司，北京五洲乐方新材料技术研究院，
类型：发明
国别省市：贵州,52