一种结构功能一体化的交替多层发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层结构功能一体化材料及其制备方法，多层结构功能一体化材料由弹性泡沫层和高强度实心层交替排列而成，弹性泡沫层由热塑性弹性体或聚烯烃发泡而成，实心层是玻璃纤维、碳纤维增强的高强度工程塑料或聚烯烃材料。制备方法为将实心层基材和和混有发泡剂的泡沫层基材加入两台挤出机中熔融塑化形成聚合物熔体，聚合物熔体在汇流器中形成上下平行排列的两层，经由叠加单元分层叠加后形成多层结构。在分层叠加的过程中，泡沫层基体中的发泡剂受热分解产生大量气体，实心层则保持恒定。材料挤出后冷却形成泡沫层与高强度实心层交替排列的多层结构功能一体化材料，该材料具有质轻、比强度高、低热导率、力学性能好，隔声性能优良等特点，同时生产工艺简单可连续，生产效率高。生产效率高。

An alternating multilayer foaming material with integrated structure and function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种结构功能一体化的交替多层发泡材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚合物加工和高比强度、隔热隔声结构功能领域，具体来讲是一种具有良好力学性能、隔热隔声多层结构功能一体化材料及其制备方法。
[0002]
技术介绍

[0003]传统泡沫材料具有质轻、隔热、隔声、阻尼等特点，常用作功能材料。但是由于其力学性能较差，极大的限制了其应用范围。
[0004]高强度工程塑料由于其力学性能出色，受到外力作用时能保持结构和性能的稳定性，因此常用作结构承载件。
[0005]现代社会的日常生活和工业发展对于材料的功能需求更为广泛，希望能通过制备集良好的力学性能、低导热系数、隔声降噪等性能为一体的材料，实现结构功能一体化的目的。

技术实现思路

[0006]针对现有材料所存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种轻质高强、力学性能良好、隔热保温、隔声降噪的多层结构功能一体化材料。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种多层结构功能一体化材料连续高效的生产方法。
[0008]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种实心层、泡沫层交替排列的多层结构功能一体化材料，其中实心层为玻璃纤维或碳纤维增强的聚酰胺、聚碳酸酯、热塑性聚酯、聚丙烯、高密度聚乙烯中的任一种或多种共混物，泡沫层为聚烯烃类弹性体、聚氨酯类弹性体或低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的任一种或多种共混物发泡而成。
[0009]所述实心层基材加工温度为100
‑
250℃，所述泡沫层基材加工温度为100
‑
250℃，发泡剂受热分解的温度为100
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250℃。
[0010]一种多层结构功能一体化材料的制备方法，包括将所述实心层基材、混有发泡剂的泡沫层基材分别加入两台挤出机，经由汇流器汇流后通过叠加单元切割、分层叠加，在挤出的过程中发泡剂受热分解，挤出冷却后得到多层结构功能一体化材料。
[0011]本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过实心层与泡沫层交替排列，保留了泡沫层质轻、低导热系数、吸声等特点，同时引入玻璃纤维和碳纤维增强的实心层极大提高材料力学强度。当材料受到外力拉伸或者弯曲作用时，实心层起到力学支撑作用，防止气泡破裂，起到保护泡沫层的作用，防止材料断裂失效。
[0012]2、本专利技术公开的一种多层结构功能材料导热系数和密度相较于未发泡材料显著降低，力学强度略有下降，材料比强度大幅提升，符合结构材料质轻、高强的要求。
[0013]3、本专利技术公开的一种多层结构功能材料具有诸多的气泡和界面层，声波传播时，
极大的增强了对于声波的反射作用，使得材料隔音降噪性能显著提高。
[0014]3、本专利技术中公开的一种多层结构功能一体化材料的制备方法，其将实心层基材、混有发泡剂的泡沫层基材分别加入两台挤出机，经由汇流器汇流后通过叠加单元切割、分层叠加，在挤出的过程中发泡剂受热分解直接得到多层结构功能一体化材料。此制备方法相较于间歇式制备法具有简单高效、可连续生产的优点。
附图说明
[0015]图1为多层结构功能一体化材料结构示意图。
[0016]图2为实施例1制备得到的8层的多层结构功能一体化材料沿厚度方向超薄切片的光学显微镜透射模式图片。
[0017]图3为实施例2制备得到的16层的多层结构功能一体化材料沿厚度方向超薄切片的光学显微镜透射模式图片。
[0018]图4为实施例3制备得到的32层的多层结构功能一体化材料沿厚度方向超薄切片的光学显微镜透射模式图片。
[0019]图5为对比例制备得到的8层未发泡的多层材料沿厚度方向超薄切片的光学显微镜透射模式图片。
[0020]图6为实施例1、3、4和对比例的隔声量结果图。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明，实施例中未注明所用试剂或仪器型号者，均为通过市场购买可获得的常规试剂及仪器。
[0022]实施例1本实例采用的加工设备包括两台挤出机、汇流器、2套叠加单元、温控加热系统、挤出口模和牵引收集装置。泡沫层基材与热分解型发泡剂、发泡助剂等先在高速搅拌机中搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中，控制转速在5
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20 r/min，温度控制在100
‑
250℃，混合均匀后挤出，并通过切料机切割成粒料。之后将实心层基材和与泡沫层发泡母粒分别加入两台挤出机中。实心层基材所用挤出机的机筒温度设定为120
‑
250℃，泡沫层基材所用挤出机的机筒温度设定为100
‑
220℃，汇流器、叠加单元系统温度设置为150
‑
240℃，挤出口模温度设定为150
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240℃，两台挤出机的转速均设定5
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40 r/min，确保两台挤出机进料能力相同。通过该加工体系制得到8层交替排列的多层结构功能一体化材料。
[0023]实施例2本实施例与实施例1的不同之处在于叠加单元数目不同。本实例中采用3套叠加单元，最终挤出得到的为16层交替排列的多层结构功能一体化材料。
[0024]实施例3本实施例与实施例1的不同之处在于叠加单元数目不同。本实例中采用4套叠加单元，最终挤出得到的为32层交替排列的多层结构功能一体化材料。
[0025]实施例4本实施例与实施例3的不同之处在于泡沫层、实心层体积比不同。本实例中泡沫层：实心层螺杆转速比为2:1，最终制得泡沫层：实心层体积比为2：1的多层结构功能一体化
材料。
[0026]对比例本实例采用的加工设备包括两台挤出机、汇流器、2套叠加单元、温控加热系统、挤出口模和牵引收集装置。实心层基材和泡沫层基材分别加入两台挤出机中。实心层基材所用挤出机的机筒温度设定为120
‑
250℃，泡沫层基材所用挤出机的机筒温度设定为100
‑
220℃，汇流器、叠加单元系统温度设置为150
‑
240℃，挤出口模温度设定为150
‑
240℃，两台挤出机的转速均设定5
‑
40r/min，确保两台挤出机进料能力相同。通过该加工体系制得8层未发泡的多层材料。
[0027]效果分析对上述实施例1
‑
3和对比例的多层结构功能一体化材料和对比例样品沿厚度方向，进行超薄切片后通过光学显微镜透射模式进行观察，结果如图2
‑
5所示。将对比例和实施例1、3、4制备得到的多层结构功能一体化材料进行隔声量测试，结果如图6所示。
[0028]由图2
‑
4所示的光学显微镜照片可见，实施例1
‑
3的多层结构功能一体化材料中泡沫层与实心层间分层清晰，泡沫层中气泡尺寸均匀，实心层中所掺杂的玻璃纤维和碳纤维均匀分布。由图6的实例1、3、4和对比例的隔声量可知，多层结构功能一体化材料相较于多层未发泡材料隔声性能有了很大提升，且在随着层数的增加和泡沫层含量的增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层结构功能一体化材料，其特征在于：弹性泡沫层由热塑性弹性体或聚烯烃发泡而成，实心层是玻璃纤维或碳纤维增强的高强度工程塑料或聚烯烃材料。2.根据权利要求1所述一种多层结构功能一体化材料，其特征在于：所述弹性泡沫层由聚烯烃类弹性体、聚氨酯类弹性体或低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的任一种或多种共混物发泡而成，发泡剂为热分解型发泡剂；实心层是玻璃纤维或碳纤维增强的聚酰胺、聚碳酸酯、热塑性聚酯、聚丙烯、高密度聚乙烯中的任一种或多种共混物。3.根据权利要求2所述一种多层结构功能一体化材料，其特征在于：所述实心层材料熔融指数为0.1
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30 g/min，所述泡沫层材料熔融指数为0.1
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30 g/min。4.根据权利要求2所述一种多层结构功能一体化材料，其特征在于：多层结构功能一体化材料其层数达到8层、16层、32层、64层、128层，单层厚度在5 μm
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800 μm，单个气泡直径在5 μm
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200 μm。5.根据权利要求2所述一种多层结构功能一体化材料，其特征在于：所述热分解型发泡剂与所述泡沫层基材质量比为0.01
‑
10:100，所述掺杂的玻璃纤维或碳纤维与实心层基材质量比为0.01
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50:100，所述实心层材料与泡沫层材料体积比为5:95
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦鸿汀，罗琦，
申请(专利权)人：依诺凡昆山新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：