一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法技术

本发明专利技术提出了一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，包括以下制备步骤：打开硫化釜体的进料口阀，将适量的聚合物粒子投入硫化釜体，然后关闭进料口阀，通过硫化釜体内形成循坏；打开往复式增压泵的补气阀，向硫化釜体内通入发泡剂气体，调节发泡压力为5‑30MPa，关闭补气阀；待聚合物粒子完全处于流化状态时，调节硫化釜体升温至发泡温度；保温保压10‑30min，打开排料口阀，泄压速率为1‑1000MPa/s，气体携带珠粒出流化床，即得聚合物发泡珠粒；本发明专利技术利用高压流化床进行制备，直接利用超临界流体发泡技术，热量需求量少，成本低，可控性强，且生产效率高，制得的发泡珠粒微孔细密，泡孔孔径均一性好，生产过程整体安全洁净度高。

【技术实现步骤摘要】
一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法
本专利技术涉及热塑性聚合物发泡材料制备的
，具体涉及一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法。
技术介绍
热塑性聚合物发泡珠粒既有高的膨胀比，又能模塑成型各种形状复杂、尺寸精度高的制品，极大地扩展了热塑性聚合物发泡材料的应用领域，热塑性聚合物发泡珠粒制品在防震包装、运动鞋缓冲、汽车轻量化、儿童玩具、体育器材、水上浮标等领域的使用日益增加。目前，热塑性聚合物珠粒发泡工艺分为两类:间歇式釜压发泡法、连续式挤出发泡法。间歇式釜压发泡法工艺条件容易控制，可以制备倍率和闭孔率可调控的发泡珠粒。在世界范围内有JSP，BASF，KANKA等公司采用该方法进行生产。工业上采用间歇式反应釜发泡法生产热塑性聚合物发泡珠粒，该方法是将热塑性聚合物颗粒、水性分散介质、分散剂一起被装入密闭的高压釜，通入物理发泡剂，通过加热装置将釜中的热塑性聚合物树脂颗粒加热至高于软化点的温度，在搅拌的作用下，让发泡剂充分地浸渍热塑性聚合物树脂颗粒，使之达到溶解度平衡，然后通过釜体快速泄压使热塑性聚合物颗粒发泡，从而得到热塑性聚合物发泡珠粒。然后通过水蒸气模塑成型的方法将热塑性聚合物珠粒熔结成各式各样的使用产品。申请公布号CN106336523A公开了一种制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，釜压发泡中聚合物粒子分散于水中，发泡剂气体在高温高压下溶解扩散进入聚合物粒子，后通过快速泄压，引发气泡的成核和生长，形成发泡珠粒。申请公布号CN106380624A，公开了一种易于模塑成型的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，分散剂为水合硅铝酸盐的高岭土无机物微粒，由于分散剂在水中悬浮性能好，在珠粒发泡完成后的清洗工艺中，分散剂更易从发泡粒子的表面除去，成型过程中发泡粒子表面的无机物阻隔少，在更低的蒸汽压力下发泡粒子能有很好的熔结，节省发泡珠粒模塑成型时的能耗。间歇式釜压水悬浮珠粒发泡工艺将粒子悬浮在水浴里，并通入发泡剂气体，如CO2、N2，使聚合物粒子发泡。水的优点是粒子温度一致性较高，同时加在水里面的表面活性剂和无机粒子可避免粒子粘结。问题是，水需要吸收大量的热量，导致批次生产时间较长，并且生产时的能耗较高。得到的发泡粒子需要经过水洗，以去除表面的表面活性剂和干燥等工序。另外，发泡珠粒经水槽水洗后其表面仍会粘附一定量的表面活性剂，这会阻碍发泡粒子在蒸汽模塑过程中相互熔结，导致热塑性聚合物发泡珠粒模塑成型的蒸汽压力更高，且易出现表面熔结缺陷，再次造成水资源的浪费和成本增加。水悬浮发泡工艺对于容易水解的聚合物而言，水蒸煮过程易使其聚合物水解，如热塑性聚氨醋(TPU)、聚乳酸(PLA)等，不适合在高温下用水蒸煮较长时间。连续式挤出发泡法是将含有发泡剂的热塑性聚合物均相熔体从机头口模挤出时，通过快速泄压，进行相分离，使溶于热塑性聚合物均相熔体的气体膨胀，再随着气泡成核、长大、固化，一次性完成挤出和发泡。申请公布号CN106493870A，一种发泡聚丙烯珠粒连续生产线，设备按以下顺序依次相连:储料罐、计量罐、低温高速混合系统、全自动上料系统、三螺杆挤出机、水环热切粒系统、离心干燥器、振动分离筛、中转料仓、产品料仓、包装系统，超临界流体定量加注系统设置在三螺杆挤出机的均化段；三螺杆挤出机的机头处还依次设置有换网器和熔体泵。挤出发泡聚丙烯珠粒连续生产线效率高，工业化程度高，降低了劳动强度，制备的发泡聚丙烯珠粒产品无发泡剂分解物残留，可二次发泡，质量稳定，微孔分布均匀，发泡倍率可调。申请公布号CN107602903A，一种高产量低成本环保型聚丙烯珠粒的制备方法，公开了一种采用三螺杆挤出机制备高产量低成本环保型聚丙烯珠粒的方法，首先将聚丙烯树脂与其他原料或助剂进行低温高速混合，得到高熔体强度聚丙烯发泡料，再将高熔体强度聚丙烯发泡料加入品字型三螺杆挤出机，进行塑化混炼，并将超临界流体加注到三螺杆挤出机均化段形成均相体，再在模口发泡，经水环热切造粒，形成超细微孔聚丙烯珠粒，最后经离心脱水干燥、振动过筛，得到高产量低成本环保型聚丙烯珠粒。连续挤出发泡用于制造聚合物发泡珠粒，主要问题是挤出发泡过程由于聚合物处于熔融态，容易造成气珠粒内部的气泡形成开孔结构，泡的开孔率较高，导致发泡珠粒产品容易收缩变形，在后续的成型过程中容易造成制品缺陷。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，重点在于制备热塑性聚合物发泡珠粒采用无水工艺，利用高压流化床，直接通入超临界流体物理发泡剂，通过釜体内气流分配板，吹进硫化釜体内部，使粒子处于流化状态，当粒子处于流化状态后，硫化釜体升温至目标温度，粒子在发泡压力和发泡温度下保温保压10-30min，打开排料口阀排气泄压，气体携带珠粒出流化床，由于硫化釜体内外的快速压差变化，导致流化床出口的粒子立即发泡，得到聚合物发泡珠粒。该方法热量需求量少，成本低，可控性强，且生产效率高，制得的发泡珠粒微孔细密，泡孔孔径均一性好，生产过程整体安全洁净度高。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，包括往复式增压泵、补气阀、流化床以及与流化床相连通的进料口阀、排料口阀，往复增压泵与流化床通过保温管道相连，补气阀连通设于保温管道上，流化床包括硫化釜体、气流分布板、透气网、加热夹层；具体制备步骤如下：1）打开流化床的进料口阀，将适量的聚合物粒子投入流化床，然后关闭阀门，无需加入水介质和防粘隔离剂；2）打开往复式增压泵的补气阀，向硫化釜体内通入发泡剂气体，调节发泡压力为5-30MPa，关闭补气阀，超临界流体在往复式增压泵的泵送下，通过硫化釜体内形成循坏；3）待聚合物粒子在气流分布板上方完全处于流化状态时，调节硫化釜体升温至发泡温度；4）保温保压10-30min，打开排料口阀，泄压速率为1-1000MPa/s，气体携带珠粒出流化床，即得聚合物发泡珠粒。优选的，步骤1）中的聚合物粒子选自但不限于PS、PE、PP、TPE、TPU、m-PPE、TPEE、PEBAX、PA系列、PET中的任意一种。优选的，步骤2）中发泡剂气体选自CO2、N2、或两者混合物。优选的，步骤2）中发泡剂气体为CO2、N2的混合物，两者添加体积比为1：0.3-0.7。优选的，聚合物粒子采用半结晶聚合物，步骤3）中发泡温度为低于半结晶聚合物熔点2-5℃。优选的，聚合物粒子采用无定形聚合物，步骤3）中发泡温度为高于玻璃化温度2-10℃。优选的，制得的聚合物发泡珠粒发泡倍率为10-50倍，泡孔直径为1-100μm。本专利技术提出了一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法所涉及的装置（图1所示）包括:进料口阀，补气阀，往复式增压泵，流化床和排料口阀。往复增压泵与流化床通过保温管道相连，进料口阀用于加入聚合物粒子，补气阀用于补充气体，排料口阀用于泄压排出，导致流化床出口的粒子立即发泡，得到聚合物发泡珠粒。流化床由气流分布板、透气网和加热夹层组成。超临界流体在往复式增压泵的泵送下，通过硫化釜体内形成循坏。超临界流体流动经过硫化釜体内的气流分布板吹进硫化釜体内部，使聚合物粒子处于流化状态，透气网用于阻隔聚合物粒子进入循环管道。聚合物粒子在流化床内处于高温高压的超临界流体环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，其特征在于：包括往复式增压泵、补气阀、流化床以及与流化床相连通的进料口阀、排料口阀，所述往复增压泵与流化床通过保温管道相连，所述补气阀连通设于所述保温管道上，所述流化床包括硫化釜体、气流分布板、透气网、加热夹层；具体制备步骤如下：打开流化床的进料口阀，将适量的聚合物粒子投入流化床，然后关闭阀门，无需加入水介质和防粘隔离剂；打开往复式增压泵的补气阀，向硫化釜体内通入发泡剂气体，调节发泡压力为5‑30MPa，关闭补气阀，超临界流体在往复式增压泵的泵送下，通过硫化釜体内形成循坏；待聚合物粒子在气流分布板上方完全处于流化状态时，调节硫化釜体升温至发泡温度；保温保压10‑30min，打开排料口阀，泄压速率为1‑1000MPa/s，气体携带珠粒出流化床，即得聚合物发泡珠粒。

【技术特征摘要】
1.一种洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，其特征在于：包括往复式增压泵、补气阀、流化床以及与流化床相连通的进料口阀、排料口阀，所述往复增压泵与流化床通过保温管道相连，所述补气阀连通设于所述保温管道上，所述流化床包括硫化釜体、气流分布板、透气网、加热夹层；具体制备步骤如下：打开流化床的进料口阀，将适量的聚合物粒子投入流化床，然后关闭阀门，无需加入水介质和防粘隔离剂；打开往复式增压泵的补气阀，向硫化釜体内通入发泡剂气体，调节发泡压力为5-30MPa，关闭补气阀，超临界流体在往复式增压泵的泵送下，通过硫化釜体内形成循坏；待聚合物粒子在气流分布板上方完全处于流化状态时，调节硫化釜体升温至发泡温度；保温保压10-30min，打开排料口阀，泄压速率为1-1000MPa/s，气体携带珠粒出流化床，即得聚合物发泡珠粒。2.根据权利要求1所述的洁净无水工艺制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法，其特征在于：步骤1）中所述的聚合物粒子选自但不限于PS、PE、PP、TPE、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯云平，
申请(专利权)人：广东奔迪新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44