一种热塑性聚酯挤出发泡成型方法技术

本发明专利技术提供了一种热塑性聚酯挤出发泡成型方法，包括：将热塑性聚酯、润滑剂和发泡助剂加入到双螺杆挤出机中熔融，双螺杆挤出机的出口压力为3MPa～10MPa；在热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂，混合后经熔体泵送至单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的入口压力为15MPa～25MPa；通过单螺杆挤出机将含有物理发泡剂的热塑性聚酯熔体的温度降低，经口模挤出发泡，冷却定型得到热塑性聚酯发泡制品。该方法面通过添加耐高温润滑剂以及采用熔体泵调控实现了热塑性聚酯发泡成型的高效、稳定、高品质生产。

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚酯挤出发泡成型方法
本专利技术涉及聚合物挤出成型方法，特别涉及一种热塑性聚酯挤出发泡成型的方法。
技术介绍
泡沫塑料是以塑料为基体，其中填充有大量气泡的复合材料，因而具有质量轻、节省物料、比强度高、热导率低、隔热隔音、能吸收冲击载荷等优异性能，故而广泛用作包装、隔热、防冻保温、缓冲防振、消音材料，在建筑、运输、日常生活用品、包装以及航天、航海、国防等领域得到了非常广泛的应用。传统聚合物泡沫如聚氨酯泡沫(PU)、聚乙烯泡沫(PE)以及聚苯乙烯泡沫(PS)等，在材料本身性能及加工方法上均有一定的不足。例如，聚氨酯泡沫在制备过程中会释放出异氰酸酯等对人体有害的残留物，而且发泡后的聚氨酯存在难以回收的问题，聚苯乙烯泡沫塑料由于其耐高温性能较差，使用领域受到一定限制，聚乙烯泡沫塑料存在力学性能差以及耐热性不高等缺点。因此，人们一直致力于开发高性能的泡沫塑料以拓宽发泡材料的应用领域，满足社会和科技发展中日益增加的对材料性能的要求。热塑性聚酯具有优异的耐热性和力学性能，相比于传统的泡沫塑料，热塑性聚酯泡沫具有高温下良好的尺寸稳定性、优异的机械性能和抗疲劳性、低烟、阻燃、无毒、低吸水率、良好的气体阻隔性以及可回收再利用等优点，在电子工业、缓冲包装、建筑材料、交通运输、风力发电等领域具有广泛应用前景。为了克服热塑性聚酯熔体强度低难以维持泡孔结构，容易造成泡孔塌陷以及合并等缺点，现有技术主要通过添加扩链剂或交联剂提高聚酯的黏度。例如，美国专利USUS4981631公开了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)发泡托盘，采用支化剂均苯四甲酸二酐(PMDA)提高PET熔体粘弹性，并添加1-6％的聚烯烃(PP，PE)作为成核剂，最大发泡倍率2倍。US3553157公开了将0.5-1wt％的PMDA与PET混合后加入挤出机提高PET熔体粘度的方法，但没有涉及发泡生产。日本专利59-210955(1984年)公开了PET发泡方法，将PET与0.01-2mol％PMDA和0.03-2.5mol％的多官能团环氧化合物混合提高PET的熔体强度。US5000991和US5134028公开了制备PET发泡的工艺，该过程的特点在于含有两个或多个酸酐基团的化合物，如PMDA加入PET中。其中，US5000991专利公开了PMDA的用量在0.05-5.0wt％，指出当PMDA含量超过5％，将有凝胶生成。PMDA与PET的混合方法包括：直接混合后加入挤出机，或预先造成母料(以PET或其他聚合物为基体)再加入，或先加入PET，熔融后再加入PMDA，但并没比较这几种工艺的优缺点及对PET发泡的影响。此外，US5000991专利还公开了添加0.05-5％碳酸钠，并说明加入碳酸钠能使发泡材料具有更高的拉伸延伸率和更细小的泡孔。US5958164公开了一种热塑性聚酯挤出发泡方法，采用回收和原生PET作为原料，免干燥直接挤出发泡，采用PMDA和碳酸钠作为扩链剂，丁烷作为发泡剂，制备出PET发泡片材，片材密度0.23-0.26g/cm3。EP2163577A1公开了发泡聚酯用扩链剂母粒的制备工艺，扩链剂母粒包括酸酐化合物、抗氧剂和噁唑啉化合物等，能平衡反应挤出过程中的压力和扭矩波动使得反应挤出发泡过程更稳定进行。以上专利公开的均是采用多官能团扩链剂提高PET树脂的粘度来改善其发泡性能。通常扩链剂的官能团数大于2，优选大于4或更多。这就造成在挤出扩链反应过程中，体系粘度会突然增大，使得挤出系统内压力升高，扭矩增大，熔体向机头下游输运困难，且过高的熔体粘度和熔体弹性，使得熔体经过发泡机头小的口模间隙时容易出现严重的熔体破裂现象，造成制品表面粗糙和气体逃逸，如鲨鱼皮现象，难以获得合格的发泡制品。
技术实现思路
为实现热塑性聚酯发泡成型的高效、稳定、高品质生产，本专利技术提供了一种热塑性聚酯挤出发泡成型的方法。本专利技术提供的热塑性聚酯挤出发泡成型的方法，包括：将热塑性聚酯、润滑剂和发泡助剂加入到双螺杆挤出机中熔融，双螺杆挤出机的出口压力为3MPa～10MPa；在双螺杆挤出机中的热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂，混合后经熔体泵送至单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的入口压力为15MPa～25MPa；通过单螺杆挤出机将含有物理发泡剂的热塑性聚酯熔体的温度降低，经口模挤出发泡，冷却定型得到热塑性聚酯发泡制品。在上述方法中，优选地，润滑剂的添加量为热塑性聚酯总重量的0.5％～5％。在上述方法中，优选地，润滑剂的热分解温度高于350℃，以及润滑剂选自有机脂肪酸酯、酰胺类化合物、低分子量聚乙烯蜡、低分子量氧化聚乙烯蜡、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合。在上述方法中，优选地，润滑剂以母粒的方式加入，按重量计，母粒包括10％～50％的润滑剂。在上述方法中，优选地，双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间通过熔体泵相连接，熔体泵的入口压力为3MPa～10MPa，出口压力为15MPa～20MPa。在上述方法中，优选地，发泡助剂包括扩链剂、成核剂、抗氧剂和热稳定剂。在上述方法中，优选地，扩链剂为酸酐类化合物，添加量为热塑性聚酯总重量的0.2％～1％。在上述方法中，优选地，扩链剂为多官能团环氧类化合物，添加量为热塑性聚酯总重量的0.5％～3％。在上述方法中，优选地，扩链剂以母粒的方式加入，按重量计，母粒中包括8％～30％的扩链剂。在上述方法中，优选地，物理发泡剂为二氧化碳、氮气、异丁烷、异戊烷、环戊烷、己烷、庚烷，含氟化合物中的一种或多种组合，总添加量为热塑性聚酯总重量的1％～10％。本专利技术提供的热塑性聚酯挤出发泡成型的方法，一方面通过添加耐高温润滑剂来有效控制加工过程中熔体温度以及改善制品表面质量；另一方面，采用熔体泵调控，通过控制双螺杆挤出机出口压力和单螺杆挤出机入口压力，来避免热塑性聚酯在双螺杆挤出机中的热分解以及保证机头压力达到发泡要求。从而实现了热塑性聚酯发泡成型的高效、稳定、高品质生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是根据本专利技术的实施例的热塑性聚酯挤出发泡成型的方法的流程图。图2是根据本专利技术的实施例的用于热塑性聚酯挤出发泡成型的装置的示意图。图3为根据本专利技术的实施例的润滑剂季戊四醇硬脂酸酯的热失重曲线。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了一种热塑性聚酯挤出发泡成型的方法，包括以下步骤：S1将热塑性聚酯、润滑剂和发泡助剂加入到双螺杆挤出机中熔融，双螺杆挤出机的出口压力为3MPa～10Mpa。其中，发泡助剂包括扩链剂、成核剂、抗氧剂和热稳定剂S2在双螺杆挤出机中的热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂，混合后经熔体泵送至单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的入口压力为15MPa～25MPa。在该步骤中，在双螺杆挤出机的热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂后，在双螺杆挤出机的螺杆混合后形成均相溶液。S3通过单螺杆挤出机将含有物理发泡剂的热塑性聚酯熔体的温度降低至T,Tm-10℃≤T≤Tm+30℃，其中，Tm为热塑性聚酯的熔点。经口模挤出发泡，冷却定型得到热塑性聚酯发泡制品。在该步骤中，当热塑性聚酯为PET时，通过单螺杆挤出机将熔体的温度降低至240℃～260℃。经口模挤出发泡，发泡制品在冷却定型装置上冷却成型得到热塑性聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚酯挤出发泡成型方法，其特征在于，包括：将热塑性聚酯、润滑剂和发泡助剂加入到双螺杆挤出机中熔融，所述双螺杆挤出机的出口压力为3MPa～10MPa；在所述双螺杆挤出机中的热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂，混合后经熔体泵送至单螺杆挤出机中，所述单螺杆挤出机的入口压力为15MPa～25MPa；通过所述单螺杆挤出机将含有所述物理发泡剂的热塑性聚酯熔体的温度降低，经口模挤出发泡，冷却定型得到热塑性聚酯发泡制品。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚酯挤出发泡成型方法，其特征在于，包括：将热塑性聚酯、润滑剂和发泡助剂加入到双螺杆挤出机中熔融，所述双螺杆挤出机的出口压力为3MPa～10MPa；在所述双螺杆挤出机中的热塑性聚酯熔体中通入物理发泡剂，混合后经熔体泵送至单螺杆挤出机中，所述单螺杆挤出机的入口压力为15MPa～25MPa；通过所述单螺杆挤出机将含有所述物理发泡剂的热塑性聚酯熔体的温度降低，经口模挤出发泡，冷却定型得到热塑性聚酯发泡制品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述润滑剂的添加量为所述热塑性聚酯总重量的0.5％～5％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述润滑剂的热分解温度高于350℃，以及所述润滑剂选自有机脂肪酸酯、酰胺类化合物、低分子量聚乙烯蜡、低分子量氧化聚乙烯蜡、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种组合。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述润滑剂以母粒的方式加入，按重量计，所述母粒包括10％～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：信春玲，张飞飞，吴仲景，何亚东，李东生，
申请(专利权)人：北京化工大学，南京创博机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11