制备闭孔的轻质多孔塑料制品的方法技术

一种由含化学发泡剂和任选的其它工艺调节剂和添加剂的塑料组合物制备闭孔的轻质多孔塑料制品的方法，其中塑料组合物在塑料加工机中被机械加工（捏合）成充分均化的熔融塑化物，该方法的特征在于：将塑化物压入闭合的模腔时的温度要高于塑化物中与可能存在的分解调节剂相结合的化学发泡剂的分解温度；当塑化物压入闭合模腔时，化学发泡剂仍然不分解；模腔完全为塑化物所充满；模腔中的塑化物在高于发泡剂体系的分解温度的温度下停留足够的时间以使发泡剂达到所需要的分解程度；闭合模腔中塑化物的压力要高至足以防止发泡剂膨胀，或使之仅稍微膨胀；当达到所需的分解程度后，打开模具使塑化物膨胀。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
现有技术多孔塑料/泡沫塑料可以分为两大类1)以闭孔为主的多孔塑料；2)以开孔为主的多孔塑料。泡沫塑料中闭合的孔(即孔互相不连通)是泡沫塑料不吸湿的必要条件。如果要求多孔塑料具有优良的、耐久的绝热性能，则孔的闭合也是一个非常重要的条件。此外，与开孔的多孔塑料也即气孔互相连通的泡沫塑料(例如海绵)相比闭气孔的多孔塑料的机械强度性能一般要好得多。制备闭气孔的泡沫塑料有几种原则上不同的工艺方法。所有方法的先决条件是在发泡剂于塑化物中已膨胀以后及在塑化物中的孔壁经化学反应或冷却而充分硬化以前，塑料不能受剪切作用，即各层塑化物不能相互移动，从而防止气孔因剪切作用而撕碎。当用物理发泡剂时，必须在大于气体膨胀压的压力下将气体混入塑化物中，也即气体是以液态混入塑化物中。如果气体在掺合进塑化物之前或同时就被膨胀，结果将是或多或少一部分塑料泡沫具有连续的开孔结构。当用化学发泡剂时，则得到闭孔泡沫的条件是在整个分解阶段完成以前，发泡剂应该在足以防止气体膨胀的压力下进行分解。如果分解在太低的压力下发生，结果将得到开气孔的泡沫。一种经常应用的方法是反应注塑成型(RIM)。这种方法中，两种或多种液体组分一起混合后注入密闭的模具腔中。聚氨酯(PUR)大部分是用这种方法加工的，但其它的塑料原料，诸如热塑性聚酰胺、聚酯和环氧树脂也可用此法加工。与大多数其它方法相比，这种方法的主要优点是能生产大型制件，并且可以使塑料在使用地(就地)发泡。PUR可以制成低密度且只要不透入水就具有优异的绝热性能的PUR泡沫。但是，这种泡沫价贵、性脆并且压缩强度有限。此外，在很低的流体压力下气孔就会破裂，这就大大地降低了这种泡沫在水中的绝缘性能。这种泡沫对环境也有负面影响(泡沫的成分之一是异氰酸酯。目前仍广泛应用KFK气体作泡沫的发泡剂。)在其它已知的方法中，尤其是用于将热塑性塑料制成闭孔的轻质多孔塑料的发泡方法中，我们可特别提及的有静态法、挤出法和注塑法。在静态法中，“Styropor法”最为著名。它是特别为聚苯乙烯开发的并使用挥发性碳氢化合物作发泡剂。制成的泡沫的密度很低而且可以在使用地发泡。但是它的耐燃性和耐化学性在很多情况下不令人满意。此外，机械性能也比较有限。该法可用来制备大型的泡沫制品。另一类经常用的静态法是所谓“静态高压法”这种方法主要用来制造用化学发泡剂发泡的轻质聚氯乙烯(PVC)泡沫。这种泡沫可制成较低的密度(约30g/cm3)，具有均匀的闭孔结构及非常好的机械性能和化学性能。但是，它的主要缺点是制品的尺寸有限，由于主要是人工操作，生产成本较高。这种方法的一种变更方法是含化学发泡剂的热塑性塑料的未发泡“片材”的注塑，然后将其置于压片机中加热，使发泡剂分解。产品的硬度通常非常低，生产能力不高。一种特别用于制备乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)泡沫制品的方法是将本体温度低于发泡剂分解温度的塑化物注射到注模中。塑化物完全充满模具，对塑化物施加高于发泡剂的膨胀压的压力。然后将模具(连同其中的塑化物一起)加热到塑化物中的发泡剂体系的分解温度以上。发泡剂完全分解后，打开模具，塑料直接发泡。这种方法对工艺条件的变化十分敏感，生产能力也低。还有几种已知的制备多孔塑料的挤出法。得到闭泡孔的条件是塑化物中的发泡剂在实际的挤出机中或在模具的第一部分(喷嘴)中不能膨胀。为了在塑化物中达到足以防止气体膨胀的压力，几乎只有利用通过喷嘴时的流动摩擦。这将导致喷嘴出口处塑化物速度的改变，这也意味着，由于膨胀气体因压力下降而膨胀时对塑化物造成剪切作用。这使得泡孔很容易被撕开，并且发泡的塑化物在短时间内破裂。“Celuka法”、“Armocel法”和“Woodlite法”就是借助于摩擦形成必要的本体压力的例子。为了避免塑化物的过度剪切和泡孔在喷嘴出口处的爆破，可以减少发泡剂的加入量，但这会导致泡沫的密度较高。挤出很薄的型条(薄片)时，通过喷嘴时的速度分布比较平坦(塑化物速度变化不大)，因而可以减少由于塑化物受剪切作用而造成泡孔破裂的问题。通过用物理气雾剂代替化学发泡剂，塑化物熔体的压力可以降低。因为通常所用的物理气雾剂的压力要比化学发泡剂的气压低得多，因而可减少塑化物的摩擦剪切作用。塑化物熔体的剪切问题也可以通过例如控制温度以调节熔体粘度或在发泡的同时使塑化物产生一定的交联的方法来减少。也有几种不是利用在喷嘴中的摩擦来达到所需压力的制备闭孔的轻质泡沫制品的挤出法。这些方法的一个例子是“BASF法”，其中将塑化物挤入一个带压的容器中。然后再将塑化物从容器中射出。这是一种半连续法。产品的尺寸自然受到限制。在制备闭孔的轻质多孔塑料的“Scandinor法”中，形成必要的本体压力的方法是将从模塑喷嘴出来的塑化物于高压下在一个带外部冷却系统的特殊冷冻装置中冷却，并且直接转移到一个制动/保持装置中，在那里塑化物本身形成一个连续的“活塞”。使该“活塞”的流动速度变慢，使在挤出机和喷嘴中的塑化物熔体得到的必要的压力。达到必要的压力时，塑化物熔体的速度并没有改变。塑化物经过制动/保持装置后再一次被加热，塑化物在泡孔不受剪切的情况下发泡。各种热塑性塑料都可用此法制备泡沫塑料，但是制动/保持装置是一种比较复杂的设备。目前，通过注塑制备闭孔的轻质多孔塑料的方法很多，产物通常称为结构泡沫。注塑法一般分为两大类低压法和高压法。与未发泡的塑化物熔体的密度相比，泡沫的密度最高可减少约40％。在多孔塑料的注塑法中，物理发泡剂和化学发泡剂都可以使用。低压法的特征在于含有气体的塑化物被快速地注入模具腔中。开始注入的塑化物的体积要比型腔的体积小些，然后使塑化物发泡直至充满整个型腔。通常只充满模具腔的70-80％。由于在模具中的压力低，模具的成本就较低。低压法制成的泡沫制品通常泡沫结构不均匀，开孔很多，表面不平整，充满爆破的泡孔或裂缝。这些问题可以通过控制模具温度、精细加工模腔的表面和将泡沫制品进行后处理等方法补救。在高压法中，含气体的塑化物在高压下被快速地注入模具中，并完全充满其中。由于模具表面的冷却，制品上形成一个表皮，通过增加模腔体积的方法使塑化物发泡。为做到这.一点，例如可以在塑化物全注入型腔后，将模具中的模板互相拉远。用这种方法制得的制品表面形貌较好，所以经常不需要进行后处理。此外，这种方法得到的是基本上闭孔，并且泡孔均匀分布的泡沫制品。用此法的产物可以在一定的范围内改变塑料的发泡度。但所用的模具是比较复杂的，密度减少也有限。一种在高压法基础上的变更方法是“Allied Chemical法”。此法中，通过让一部分已注入的塑化物回流到注塑机中的方法降低压力以使塑化物膨胀。这种方法的制品泡孔结构不均匀。另一种熟知的以高压法为基础的方法是“TAF法”。在高本体压力下注入模腔后，抽出模具中的隔板，使模具体积变大，压力下降，气体和塑化物就能够膨胀。一般的膨胀度为20-30％。还有几种特殊的注塑法，它们原则上可分为低压注塑法和高压注塑法两类。其例之一是“气体反压力法”。此法是首先在高压下向模腔中充入气体。然后将含未膨胀气体的塑化物注入模腔，由于模腔中有气体存在，所以它不能完全被塑化物充满。然后将模腔中的气体抽出，模腔中的塑化物就在较低压力下膨胀。这种方法的模具成本较高，膨胀度较小。但是制品的体积可较大，并且制品表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·斯派迪沃，
申请(专利权)人：波利诺合伙人有限公司，
类型：发明
国别省市：