一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种物理发泡剂制备交联聚氯乙烯结构泡沫材料的方法，包括：将聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂熔融混合，得到毛坯；将所述毛坯浸渍于发泡气体中发泡，得到发泡体；将所述发泡体进行交联固化，得到交联聚氯乙烯结构泡沫材料。本发明专利技术采用全新工艺路线制备交联聚氯乙烯结构泡沫，PVC树脂及其他原材料组成与比例可调范围大；本发明专利技术采用二氧化碳或氮气发泡，可以让PVC泡沫制备过程更安全与环保，并能降低成本；本发明专利技术制备的泡沫材料具有高的玻璃化转变温度，耐热性能好；本发明专利技术制备工艺提高了PVC与其他原材料的相容性或互溶性，材料性能更优。本发明专利技术还提供了一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料。

【技术实现步骤摘要】
一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于泡沫材料
，尤其涉及一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
泡沫夹芯结构复合材料是一种采用树脂基复合材料作为蒙皮、聚合物泡沫作为芯材的夹芯结构材料，由于其具有强度高、重量轻、刚度大、耐腐蚀、电绝缘、透微波等优异的特性而越来越广泛的被用于航空航天工业的导弹弹翼、直升机侧壁板、风轮叶片等异型件。目前被用作夹芯结构的泡沫芯材主要有交联聚氯乙烯(PVC)结构泡沫、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUF)、丙烯腈-苯乙烯(SAN)、聚醚酰亚胺(PEI)及聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)等泡沫；其中，交联聚氯乙烯(PVC)结构泡沫由于性能稳定，质地均匀，动静力学性能良好，耐多种化学物质腐蚀，能够适用于承载要求高的部位，而且价格适中，广泛应用于诸多领域，如：风电、轨道交通、建筑、建材、装饰、家具、广告、汽车等行业。现有技术中交联聚氯乙烯(PVC)结构泡沫的组分主要包括PVC糊树脂、异氰酸酯、酸酐、化学发泡剂；其制备方法为：先将固体物料和液体物料混合得到糊状物料，然后在密封的模具中加压加热，模具内的PVC糊状物料发生凝胶化，发泡剂分解，卸压冷却后，打开模具，得到含有许多泡孔的一次发泡体，然后将一次发泡体在水分存在下进行二次发泡膨胀，同时发生交联固化，最终得到高强度泡沫。现有技术为了便于操作，在生产交联聚氯乙烯结构泡沫时PVC原料一般选用PVC糊树脂，并且要求混合物料以糊状物的状态填入模具中，所以要求液体原料，特别是异氰酸酯的含量较高，导致配方组成比例可调范围受到了限制，进而制约了调节泡沫性能的空间。另外采用PVC糊树脂，降低了原料的适应性，同时成本也较高。现有技术中一般采用偶氮二异丁腈(AIBN)作为化学发泡剂，但AIBN为易爆有毒试剂，存在环保和安全隐患，并且为了防范安全隐患而导致生产制造成本提高。而且，采用AIBN发泡工艺要求模具必须密封住10～30MPa的压力。虽然可以采用环戊烷等低沸点有机小分子作为发泡剂代替偶氮二异丁腈制备交联PVC结构泡沫，或在配方中加入膨胀微球来降低AIBN的用量和发泡压力；但是对于发泡工艺的要求依然较高。现有技术制备交联聚氯乙烯结构泡沫一般采用偶氮二甲酰胺(AC)作为成核剂，但是成核剂会残留在体系中，不符合环保要求，而采用碳酸氢钠和碳酸氢钾替代AC，无法实现成核剂在体系中的良好分散，最终会影响成核剂的成核效率和泡孔结构的均匀性。现有技术在制备交联聚氯乙烯结构泡沫时要求混合物料在模具中升温到170～175℃，保持足够的时间完成模具芯部物料的塑化，然后再降到室温开模，在实际生产中存在一个反复加热和制冷的过程，能耗较大，并且长时间的高温，对体系的热稳定性提出了更高的要求，使得配方调整受限。另外，混合物在模具中加热时，只有液体组分向PVC树脂颗粒内部渗透的过程，所以各组分间的融合程度也会受限，进而影响材料的最终性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种交联聚氯乙烯结构泡沫及其制备方法，本专利技术提供的方法工艺简单、安全环保、成本低，制备得到的泡沫材料具有较好的性能。本专利技术提供了一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法，包括：将聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂熔融混合，得到毛坯；将所述毛坯浸渍于发泡气体中发泡，得到发泡体；将所述发泡体进行交联固化，得到交联聚氯乙烯结构泡沫材料。优选的，所述改性树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯和热塑性聚氨酯中的一种或几种。优选的，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种。优选的，所述酸酐选自邻苯二甲酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、偏苯三甲酸酐和均苯四酐中的一种或几种。优选的，所述成核剂选自纳米二氧化硅、炭黑、煅烧高岭土、分子筛、超细硅酸铝、碳酸钙和玻璃粉中的一种或几种。优选的，所述热稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、有机锡热稳定剂、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、环氧大豆油和环氧树脂中的一种或几种。优选的，所述发泡气体选自二氧化碳或氮气。优选的，得到发泡体的方法包括：在压力作用下，所述毛坯浸渍于发泡气体中，然后通过卸压，得到发泡体；所述压力为6～15MPa。优选的，所述聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂的质量比为100：(0～50)：(30～150)：(0～80)：(0～5)：(1～5)。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的交联聚氯乙烯结构泡沫材料。本专利技术提供的交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法具有显著的优点：本专利技术采用的发泡方法不受现有技术对糊状物料的工艺要求限制，可以混合不同性状的聚合物实现发泡；本专利技术采用熔融混合以及气体物理发泡的方法极大的提高了各组分间的融合，提高了泡沫材料的玻璃化转变温度和泡孔结构的均匀性；本专利技术在制备交联聚氯乙烯泡沫材料的整个工艺过程中，PVC经历的高温热时间大大缩短，对体系的热稳定性要求大大降低；本专利技术采用二氧化碳或氮气等发泡气体为发泡剂，无机组分为成核剂，没有AIBN分解残余物和AC残留，工艺和产品环保，成本低；本专利技术的制备方法采用熔融混合时间短，发泡剂浸渍发泡温度低，工艺整体能耗大大降低。附图说明图1为本专利技术比较例1制备的泡沫材料的扫描电镜图；图2为本专利技术比较例1制备的泡沫材料的动态热机械分析曲线；图3为本专利技术实施例1制备的泡沫材料的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例1制备的泡沫材料的动态热机械分析曲线。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本专利技术保护的范围。应理解，本专利技术实施例仅用于说明本专利技术的技术效果，而非用于限制本专利技术的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。本专利技术提供了一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法，包括：将聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂熔融混合，得到毛坯；将所述毛坯浸渍于发泡气体中发泡，得到发泡体；将所述发泡体进行交联固化，得到交联聚氯乙烯结构泡沫材料。现有技术一般采用乳液聚合工艺生产的PVC树脂(聚氯乙烯树脂，又称为PVC糊树脂)作为主要原料之一制备交联聚氯乙烯结构泡沫。相对于PVC糊树脂，采用悬浮聚合工艺生产的疏松型PVC树脂(又称为PVC悬浮树脂)具备成本低廉的优点。现有技术制备交联聚氯乙烯结构泡沫所采用的聚氯乙烯树脂一般为PVC糊树脂，不采用疏松型PVC悬浮树脂，这是由于疏松型PVC悬浮树脂吸油值高，对液体吸收能力强，当固体物料和液体物料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法，包括：/n将聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂熔融混合，得到毛坯；/n将所述毛坯浸渍于发泡气体中发泡，得到发泡体；/n将所述发泡体进行交联固化，得到交联聚氯乙烯结构泡沫材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法，包括：
将聚氯乙烯树脂、改性树脂、异氰酸酯、酸酐、成核剂和热稳定剂熔融混合，得到毛坯；
将所述毛坯浸渍于发泡气体中发泡，得到发泡体；
将所述发泡体进行交联固化，得到交联聚氯乙烯结构泡沫材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、氯化聚氯乙烯、氯化聚乙烯和热塑性聚氨酯中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸酐选自邻苯二甲酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、偏苯三甲酸酐和均苯四酐中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐涛，游江岸，姜治伟，薛俭，蒋汉卿，邱健，邢海平，李明罡，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22