一种发泡尼龙板材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发泡尼龙板材的制备方法，按配方将尼龙、增韧剂、化学发泡剂、成核剂、润滑剂和交联剂先进行预混合，加入拉伸流变塑化挤出设备，经拉伸形变为主的流场使尼龙熔融塑化、发泡剂分解后的气体在聚合物熔体混合分散，再经发泡片材口模挤出后经三辊辊压即可得到发泡尼龙板材。本发明专利技术通过辅助添加少量交联剂，便能显著提高PA的熔体强度，采用拉伸流变塑化挤出设备，通过该制备方法制得的尼龙板材泡孔均匀细密、发泡倍率高和开孔率低，其性能优异、加工性能良好、工艺流程简单、生产效率高，适合工业化规模生产，应用前景广泛。

A preparation method of foamed nylon sheet

【技术实现步骤摘要】
一种发泡尼龙板材的制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种发泡尼龙板材的制备方法。
技术介绍
尼龙大分子间能形成氢键，且具有较高的结晶度，因而具有工程塑料的优良性能，其优良的耐热性、耐油性、耐磨性等优点使得其在汽车、机械、电子电气、精密仪器及食品包装等多个领域得到广泛应用。而对于发泡的尼龙材料，其均匀分布的微孔结构改善了尼龙热稳定性差、尺寸稳定性差的缺点，同时起到了增韧增强的作用。发泡的尼龙材料更具有重量轻、原料用量少、隔热、缓冲等优点，使其在如今轻量化高速发展的时代具有更迫切的工业化生产要求。但由于尼龙属于半结晶型聚合物，与无定形聚合物泡沫相比，其泡孔结构更难以控制。尼龙熔程窄，熔点以下几乎不流动，且熔点以上其粘度则急剧下降，熔体强度很低，从而导致尼龙材料发泡时会出现泡孔塌陷、破裂，因而极大地影响了尼龙材料的力学性能，同时这些泡孔缺陷对制品的表观影响较大，限制了发泡尼龙广泛应用。因而，尼龙的发泡工艺对配方以及设备都具有较高的要求，采用PA(聚酰胺)很难制得泡孔均匀细密、发泡倍率高和开孔率低的泡沫。目前现有技术中对尼龙微孔发泡材料的研究，大多聚焦于超临界气体的注塑发泡工艺。但超临界流体对设备要求较高，注塑发泡法又不能连续化生产，而使用化学发泡剂的连续挤出法制备微孔发泡尼龙却需要通过共混添加大量第二组分树脂来实现连续挤出。中国专利CN107163346A中公布了一种将发泡剂填充在LDPE中制成发泡母粒后，再通过单螺杆挤出机或注射机或模压机与PA进行共混的二级发泡材料。该配方与制备方法是基于现有的单螺杆挤出机、注射机和模压机等设备而开发的，考虑到由于在共混发泡过程中直接加入发泡剂，易导致发泡剂散落损失，而提出先将发泡剂填充于LDPE中制成发泡母粒，再与PA共混的二级发泡制备方法。但是，该方法仍未能实现高效率的连续生产。
技术实现思路
为了缓解现有技术的不足，本专利技术提供了一种发泡尼龙板材的制备方法，通过辅助添加少量交联剂，便能显著提高PA的熔体强度，本专利技术可用于连续生产制备尼龙板材，通过本专利技术制得的尼龙板材泡孔均匀细密、发泡倍率高和开孔率低，其性能优异、加工性能良好。为了克服上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种发泡尼龙板材的制备方法，包括如下步骤：①将重量份数分别为0.1～95份的尼龙、1～10份的增韧剂、0.1～1.3份的化学发泡剂、0.1～1份的成核剂、0.1～0.5份的润滑剂、0.1～0.5份的交联剂加入高混机中进行预混合；②发泡成型：将经预混合的物料加入拉伸流变塑化挤出设备，经拉伸形变为主的流场使尼龙熔融塑化、发泡剂分解后的气体在聚合物熔体混合分散，再经发泡片材口模挤出后经三辊辊压即可得到发泡尼龙板材。作为上述方案的进一步改进，所述拉伸流变塑化挤出设备为偏心转子挤压系统拉伸流变塑化挤出设备。作为上述方案的进一步改进，所述发泡成型步骤中，所述拉伸流变塑化挤出设备的挤出温度为150～280℃，模头温度为200～260℃，转子转速为20～100r/min。作为上述方案的进一步改进，所述的尼龙选自PA6、PA66或PA12中的一种。作为上述方案的进一步改进，所述尼龙的特性粘度大于2.2dL/g。作为上述方案的进一步改进，所述增韧剂选自马来酸酐接枝改性POE、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶共聚物、甲基丙烯酸脱水甘油酯接枝POE或马来酸酐接枝改性SEBS中的一种。作为上述方案的进一步改进，所述的化学发泡剂选自偶氮二甲酰胺、偶氮异丁腈、偶氮二碳酸二异丙酯、二亚硝基五次甲基四胺、对甲苯磺酰肼、对磺酰肼二苯醚、对甲苯磺酰氨基脲、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、硬脂酸锌和氧化锌中的至少一种。作为上述方案的进一步改进，所述成核剂选自滑石粉、碳酸钙、纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅中的至少一种。作为上述方案的进一步改进，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硅酮或乙撑双脂肪酸酰胺中的一种。作为上述方案的进一步改进，所述的交联剂包括过氧化二异丙苯。与现有技术相比，本专利技术制备方法的先进性在于熔融塑化、混合分散采用以拉伸形变为主的流场成型方式。传统的螺杆设备存在着较大的剪切作用，会降低材料的性能和熔体强度，尤其对于半结晶型聚合物PA而言，由于尼龙材料本身的熔体强度很低，导致发泡效果差，难以连续挤出发泡；而本专利技术中用到的拉伸流变塑化挤出设备，其流场以拉伸形变为主，聚合物在熔融后的拉伸黏度比剪切粘度大1～2个数量级，同时拉伸流变起支配作用的塑化机理可提高气体在熔体中的混合分散质量；另外，独特的偏心运动方式使得挤压系统内部单元具有较高的熔体压力，熔体流经机头处可获得较大的压力降，能有效抑制气泡增长过程中的气体损失，可形成泡孔尺寸小、泡孔均匀分布的理想泡孔结构。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种发泡尼龙板材的制备方法，通过辅助添加少量交联剂，便能显著提高PA的熔体强度，采用拉伸流变塑化挤出设备，通过该制备方法制得的尼龙板材泡孔均匀细密、发泡倍率高和开孔率低，其性能优异、加工性能良好、工艺流程简单、生产效率高。本专利技术为尼龙半结晶性聚合物提供了一种全新发泡连续化制备工艺，生产过程连续稳定，对促进我国尼龙发泡工业化发展具有重要意义，适合工业化规模生产，应用前景广泛。附图说明图1为实施例1所制得的发泡尼龙板材的扫描电镜照片；图2为对比例1所制得的发泡尼龙板材的扫描电镜照片。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行具体描述，以便于所属
的人员对本专利技术的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本专利技术做进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述
技术实现思路
对本专利技术所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本专利技术的保护范围。同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。本专利技术的各实施例和对比例中尼龙树脂的生产厂家及型号：PA6：广东新会美达锦纶股份有限公司，M2500，特性粘度约2.5dL/g；PA6：中国石化巴陵有限责任公司，YH800，特性粘度约2.85dL/g；PA66：神马实业股份有限责任公司，EPR27，特性粘度约2.7dL/g；PA12：瑞士EMS(中国)贸易有限公司，L25W40X。实施例1-5及对比例1中制得的发泡尼龙板材的性能测试方法：泡孔尺寸：通过图形分析软件(ImageJ5.0)处理SEM泡孔形貌照片，并进行统计计算得到。发泡倍率：未发泡试样的平均密度与发泡后制品的密度的比值。密度：依据ASTMD792-2000(即排水法)进行测试，同一条件下要选取至少5个试样进行测试，然后取其平均值。拉伸强度：将发泡板材按照GB/T1040.1标准制成哑铃型样条，在湿态条件下测试力学性能。实施例1取如下重量百分比的各物质：重量份数92份PA6(M2500)、重量份数为5份的增韧剂、重量份数为1份的化学发泡剂、重量份数1份的成核剂、重量份数0.5份的润滑剂、重量份数0.3份的交联剂等，依次加入混合机预混合、搅拌，混合温度为30℃，混合机转速为500r/min，混合时间为3分钟；将预混合的物料投入到拉伸流变塑化挤出设备，拉伸流变塑化挤出设备各段加工温度分别设定第一段210℃、第二段225℃、第三段230℃、第四段230℃、第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发泡尼龙板材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：①将重量份数分别为0.1～95份的尼龙、1～10份的增韧剂、0.1～1.3份的化学发泡剂、0.1～1份的成核剂、0.1～0.5份的润滑剂、0.1～0.5份的交联剂进行预混合；②发泡成型：将经预混合的物料加入拉伸流变塑化挤出设备，经熔融混合、挤出和成型，得到发泡尼龙板材。

【技术特征摘要】
1.一种发泡尼龙板材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：①将重量份数分别为0.1～95份的尼龙、1～10份的增韧剂、0.1～1.3份的化学发泡剂、0.1～1份的成核剂、0.1～0.5份的润滑剂、0.1～0.5份的交联剂进行预混合；②发泡成型：将经预混合的物料加入拉伸流变塑化挤出设备，经熔融混合、挤出和成型，得到发泡尼龙板材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述拉伸流变塑化挤出设备为偏心转子挤压系统拉伸流变塑化挤出设备。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述发泡成型步骤中，所述拉伸流变塑化挤出设备的挤出温度为150～280℃，模头温度为200～260℃，转子转速为20～100r/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述尼龙选自PA6、PA66、PA12中的至少一种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟明，邝清林，冯绮琳，李保银，陈春铭，陈立彬，
申请(专利权)人：广东星联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44