脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板材与片材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发泡材料领域，公开了一种脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板材与片材及其制备方法。组合物包括改性脂肪芳香共聚酯、泡孔成核剂和抗氧剂；泡孔成核剂为马来酸酐

【技术实现步骤摘要】
脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板材与片材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发泡材料领域，具体地，涉及一种脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板材与片材及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料制品具有稳定性强、质轻、生产成本低等优点，因而深受人们的亲睐。近几十年来塑料工业获得迅猛发展，大量塑料制品尤其是一次性塑料制品的使用，给人类的生活带来了极大的方便。但是，由于通用塑料(PE,PS,PVC等)本身的化学稳定性，当其被遗弃后会在环境中长期稳定存在，造成大量塑料废弃物在环境中的累积，给环境带来严重的危害，如白色污染、农业白色癌症等问题。随着环境问题的日益突出，以及人类环境保护意识的不断提高，塑料废弃物的处理问题，己经成为国际社会广泛关注的焦点。目前解决这一问题的办法主要有焚烧法，填埋法和回收利用等。以上几种方法目前仍是众多国家处理塑料废弃物的常用方法，随着各自存在的问题的日益突出，上述几种方法已经不能满足人类对环境保护的要求。从根本上解决塑料废弃物污染问题、寻求新的问题解决途径，是人类迫切希望实现的。可降解塑料废弃后，可以利用环境中的某些因素发生降解，故而可以降低塑料废弃物在环境中的累积，进而从根本上解决塑料废弃物对环境的污染问题。因此，发展可降解塑料己经成为解决塑料废弃物污染问题的最终途径。一直以来，发泡材料的基础树脂一般是聚丙烯、聚苯乙烯等通用树脂，因其轻质性、隔热性、缓冲性优良而应用于许多领域。但上述高分子材料制备的发泡体在使用周期结束后不能自行降解，易于对土壤，河流及海洋造成污染。近年来可降解发泡材料逐渐得到工业界及学术界的关注。聚(丁二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二醇)酯(PBST)是一种生物降解的高分子化合物，在自然环境中可以通过细菌发酵方式生物降解。通过对聚(丁二酸丁二醇-对苯二甲酸丁二醇)酯的分子量进行调控，可以保证其在使用过程中不发生降解，且具有一定熔体强度满足发泡过程孔壁拉伸而不发生破裂。
[0003]目前聚合物中高倍率(≥2倍)发泡成型主要有釜压发泡二次成型法、挤出发泡法、模压发泡法三种。釜压法是先通过在高压釜中使用发泡剂浸渍聚合物微颗粒，快速卸压发泡制备出粒径在2-4mm左右的聚合物发泡粒子，再在模具中进行二次成型，其优点是制品发泡倍率高(15倍到45倍)，可以得到形状复杂的制品。但由于二次成型模具的限制，发泡珠粒很难制备大面积的板材，板材在切割时，容易从珠粒成型粘连的地方破碎，无法得到合格片材。
[0004]挤出发泡法是在挤出机中投入聚合物粒子，根据需要使用二氧化碳，烃类、化学发泡剂或交联剂，在加热加压下进行熔融混炼后挤出发泡。但使用二氧化碳为发泡剂得到的聚合物发泡板材泡孔直径大(500μm左右)开孔率高(≥50％)，力学性能不佳，材料发脆无法切割成片材；使用化学发泡剂的得到的聚合物发泡板材发泡倍率低(5倍左右)，减重不明显，泡孔形状不均匀，也及其不易切割。
[0005]模压发泡法，是将聚合物板材放入模压机中，通入二氧化碳等发泡剂，升温加压使发泡剂在板材中浸渍饱和，再快速泄压降温，制得聚合物发泡板材。其使用普通的热压机就可以进行加工。工艺设备简单、条件温和，设备要求低，生产成本少。这种发泡工艺的优点是可以在挤出成型母板后，在模具中充分浸渍超临界流体发泡剂，快速卸压开模一次成型制造出大表面积的发泡板材，幅度可达2400mm*1200mm。发泡倍率宽，可通过调整工艺条件，得到5到35倍的发泡材料，满足不同的应用要求。模压发泡法由于其生产中发泡剂充分饱和浸渍，非常均匀第分散在聚合物树脂中，在卸压发泡时可以作为多个气泡异相成核点，促进泡孔趋向快速大量生长，而非合并变大。因此模压发泡聚合物材料具有直径在50μm以下的均匀细腻泡孔结构，可以称为微孔材料，给发泡材料带来了更出色的力学性能、保温性能和加工性能。由于其一次成型，泡孔均匀细腻，极易切割，使用通用成套刀具就可以切割得到最小厚度0.3mm，公差0.01的发泡片材，是目前发泡聚合物片材最理想的加工方式。
[0006]制备模压发泡聚合物材料，为了提高发泡效率，泡孔密度，通常需要加入泡孔成核剂，使得发泡过程中产生异相成核。异相成核中气泡的生成效率取决于成核剂的种类、形状、固体-气体和固体-熔体的界面张力等，此外，要获得泡孔密度大且尺寸小的泡沫，就要使成核剂在聚合物中有良好的分散，避免团聚的发生。在相同的压力降情况下，异相成核所需的活化能较低，成核点能够轻易地产生比均相成核多几个数量级的气泡。通常使用的成核剂是一种无机粉末，包括硼酸锌、二氧化硅、滑石、碳酸钙、硼砂或氢氧化铝。但是无机成核剂与聚合物基体的相容性差，需要表面改性防止团聚并改善与聚合物基体的界面结合。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术的存在无机成核剂与聚合基体相容性差而导致的脂肪芳香共聚酯发泡板材的泡孔致密度低、不易切片、力学性能差且密度不可控的问题，提供一种脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板板材与片材及其制备方法，由本专利技术所提供的脂肪芳香共聚酯发泡组合物制得发泡板材以及片材符合环保要求的可控降解、泡孔致密、易于切片、力学性能优异、制备工艺简单、倍率可调节范围大、保温性能好、生产成本低且适合规模化生产。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种脂肪芳香共聚酯发泡组合物，其特征在于，所述组合物包括改性脂肪芳香共聚酯和泡孔成核剂；
[0009]所述泡孔成核剂为马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球，所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的粒径为500-1600nm；
[0010]所述改性脂肪芳香共聚酯在190℃和载荷2.16kg的熔融指数为0.1-5g/10min；
[0011]基于100重量份的改性脂肪芳香共聚酯，所述泡孔成核剂的用量为0.01-10重量份，所述抗氧剂的用量为0.01-3重量份。
[0012]本专利技术第二方面提供一种脂肪芳香发泡板材，其特征在于，所述脂肪芳香共聚物酯发泡板材由上述脂肪芳香共聚物酯组合物经发泡制得。
[0013]本专利技术第三方面提供一种脂肪芳香共聚酯发泡板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将上述脂肪芳香共聚酯发泡组合物经熔融造粒得到脂肪芳香共聚酯粒料后，将粒料挤出成板材后进行发泡。
[0014]本专利技术第四方面提供一种由上述制备方法制得的脂肪芳香共聚酯发泡板材。
[0015]本专利技术第五方面提供一种脂肪芳香共聚酯发泡片材，其特征在于，所述发泡片材由上述脂肪芳香共聚酯发泡板材制得。
[0016]本专利技术第六方面提供一种上述脂肪芳香共聚酯发泡片材的制备方法，其特征在于，所述发泡片材是将上述发泡板材经切割成型而得到。
[0017]通过上述技术方案，本专利技术所提供的脂肪芳香共聚酯发泡组合物、脂肪芳香共聚酯发泡板材与片材及其制备方法获得以下有益的效果：
[0018]1)本专利技术提供的脂肪芳香共聚酯发泡组合物中，采用经过扩链改性的脂肪芳香共聚酯能够显著提高发泡组合物的力学性能，由该发泡组合物制得的发泡板材以及发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脂肪芳香共聚酯发泡组合物，其特征在于，所述组合物包括改性脂肪芳香共聚酯和泡孔成核剂；所述泡孔成核剂为马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球，所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的粒径为500-1600nm；所述改性脂肪芳香共聚酯在190℃和载荷2.16kg的熔融指数为0.1-5g/10min；基于100重量份的改性脂肪芳香共聚酯，所述泡孔成核剂的用量为0.01-10重量份。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于100重量份的改性脂肪芳香共聚酯，所述泡孔成核剂的用量为0.1-5重量份；优选地，所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的粒径为800-1600nm；优选地，所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的分子量分布为2-12，优选为4-8；优选地，所述改性脂肪芳香共聚物在190℃和载荷2.16kg的熔融指数为1-3g/10min；优选地，所述改性脂肪芳香共聚酯的分子量分布为3-10，优选为5-7。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述组合物中还包括抗氧剂，基于100重量份的改性脂肪芳香共聚酯，所述抗氧剂的用量为0.01-3重量份，优选为0.1-0.5重量份；优选地，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；优选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为0.005-2：0.002-1，优选为0.03-0.35：0.02-0.15；更优选地，所述抗氧剂选自选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯和双(2,6-二叔丁基-4-甲苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述改性脂肪芳香共聚酯为脂肪芳香共聚酯经扩链剂改性而制得；优选地，所述扩链剂的用量为所述脂肪芳香共聚酯用量的0.01-5wt％，优选为0.2-2wt％；优选地，所述扩链剂为有机过氧化物，所述有机过氧化物的半衰期为0.2-10min，优选为0.2-2min；更优选地，所述扩链剂选自烷基过氧化物、酰基过氧化物和过氧化酯中的至少一种；最优选地，所述烷基过氧化物选自过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基)过氧化己烷和二(叔丁基过氧异丙基)苯中的至少一种；所述过氧化二酰基选自过氧化二苯甲酰和/或过氧化月桂酰。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述脂肪芳香共聚酯是在催化剂存在下，由单体a、单体b、单体c和单体d经共缩聚反应得到；优选地，所述单体a选自芳香族二元酸或其酯衍生物；所述单体b选自C
2-C
10
的脂肪族二元醇或脂环族二元醇的一种或几种；所述单体c选自C
4-C
20
的脂肪族二元酸或其酯衍生物；所述单体d选自官能度大于2的多元醇、多元羧酸或酸酐的一种或多种；更优选地，所述单体a选自对苯二甲酸和/或对苯二甲酸二甲酯；所述单体b选自1,3-丙
二醇和/或1,4-丁二醇；所述单体c选自丁二酸、丁二酸二甲酯、己二酸和己二酸二甲酯中的至少一种；所述单体d选自均苯四酸二酐、丙三醇和季戊四醇中的至少一种；优选地，单体a、单体b、单体c和单体d的摩尔比满足以下条件：(a+c)：b为1:0.8-3；(a+c)：d为100-2000:1，a:c为60:40-0:100；优选地，所述催化剂包含第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂；所述第一催化剂选自M的氧化物、M(OR1)n和M(OOCR2)
m
的一种或多种，其中，M为钛、锑或锌，n和m各自独立地为M的价态，R1为C
1-C
10
的烷基，R2为C
1-C
20
的烷基；所述第二催化剂为RE(R3)3的化合物，其中RE为稀土金属元素，R3为选自卤素、烷氧基、芳氧基、乙酰丙酮基和R4COO-基团中的至少一种，R4为C
1-C
30
的烷基；所述第三催化剂为至少一种有机锡化合物；更优选地，所述催化剂的总加入量与单体(a+c)的摩尔比为1：1000-20000，优选为1:3000-10000；最优选地，第一催化剂：第二催化剂：第三催化剂的摩尔比为0.1-20:0.1-10:1，优选为0.5-5:0.5-5:1。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的组合物，其中，基于所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的总物质的量，由马来酸酐提供的结构单元的摩尔含量为48-51摩尔％，由苯乙烯提供的结构单元的摩尔含量为10-45％；由α-甲基苯乙烯提供的结构单元的摩尔含量为10-45％；优选地，基于所述马来酸酐-苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物微球的总物质的量，马来酸酐提供的结构单元的摩尔含量为49-50％；由苯乙烯提供的结构单元的摩尔含量为15-45％；由α-甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀辉，郭鹏，吕明福，祝桂香，张师军，高达利，韩翎，张伟，白弈青，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：