CN102321268B - 采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法涉及的是一种生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法。包括下述步骤：通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中；通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体，将二氧化碳组合发泡剂以及其他液体物理发泡剂通过发泡剂注入系统从一号挤出机的中段注入到熔体中，形成可发泡的凝胶，通过调节一号挤出机来升高系统压力，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
Description
技术领域
本发明采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法涉及的是一种生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，尤其在不使用化学发泡剂情况下，通过使用二氧化碳这种物理发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法。
背景技术
目前，生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的常规生产方法是采用化学发泡剂进行生产，由于化学发泡剂的分解温度一般在200℃左右，而聚氯乙烯在这一温度下容易降解，所以在生产过程中需要添加减少聚氯乙烯降解的热稳定剂，又要添加使化学发泡剂在较低温度下分解的催发剂。这种生产方法配方复杂，工艺过程不容易控制。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处，提供一种采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，是一种使用二氧化碳这种物理发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，不需要添加减少聚氯乙烯降解的热稳定剂，以及使化学发泡剂在较低温度下分解的催发剂，降低了生产配方复杂程度，使得工艺过程更加容易控制。
本发明一种采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法是通过以下技术方案实现：
采用二氧化碳作为主发泡剂，辅助使用一种或多种其他发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料，提高二氧化碳在聚氯乙烯熔体中的溶解度，降低生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的系统压力，使得采用二氧化碳这种物理发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法得以实现。
在本发明的例举的实施方案中，由聚合物熔体为主要组分，二氧化碳作为主发泡剂和至少一种其他发泡剂的聚合物熔体，制备挤出的聚氯乙烯硬质泡沫塑料。其中所述的其他发泡剂包括：乙醇、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、甲酸甲酯等物理发泡剂。
在本发明的例举的实施方案中，将乙醇、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、甲酸甲酯等液体物理发泡剂与二氧化碳一起，在沿螺杆挤出机路径的方向中间位置处，将其注入到聚合物熔体中。在任何情况下，每一种发泡剂应当在挤出模头的上游引入到聚合物熔体内，以确保在组合物在到达模头之前实现充足的共混。
根据本发明，制备聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法包括将二氧化碳以及一种或多种其他发泡剂加入到聚合物熔体中，聚合物熔体也可以包括稳定剂、润滑剂、填料、颜料等。然后经模头挤出聚氯乙烯熔体、发泡剂和共混剂的混合物，从而降低压力并允许发泡剂发泡形成聚氯乙烯泡沫体。
采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法包括下述步骤：
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，所述加工助剂包括稳定剂、润滑剂、填料和颜料，其中稳定剂占聚氯乙烯重量0.5~2.5%，所述润滑剂占聚氯乙烯重量0.5~2%；所述填料占聚氯乙烯重量2~5%，所述颜料占聚氯乙烯重量0.5~ 1%。通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至180~200℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体，将二氧化碳组合发泡剂以及其他液体物理发泡剂通过发泡剂注入系统从一号挤出机的中段注入到熔体中，形成可发泡的凝胶，二氧化碳占聚氯乙烯重量1~3%，所述其他液体物理发泡剂占聚氯乙烯重量0.5~1.5%，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为8～15MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散。经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，以降低该凝胶的温度至最佳发泡温度。最佳发泡温度范围为120℃~170℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
所述加工助剂包括稳定剂、润滑剂、填料、颜料。所述稳定剂选用铅盐、有机锡、稀土和钙锌复合稳定剂中的一种。所述润滑剂选用聚乙烯蜡。所述填料选用活性轻质碳酸钙。所述颜料选用色母粒。
所述其他液体物理发泡剂选用乙醇、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、甲酸甲酯中的一种或多种。
采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法特点：
使用二氧化碳这种物理发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，不需要添加减少聚氯乙烯降解的热稳定剂，以及使化学发泡剂在较低温度下分解的催发剂，降低了生产配方复杂程度，使得工艺过程更加容易控制。
具体实施方式
实施例1、
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，加工助剂选用铅盐稳定剂，占聚氯乙烯重量1%；润滑剂选用聚乙烯蜡，占聚氯乙烯重量1.5%；填料选用活性轻质碳酸钙，占聚氯乙烯重量3%。颜料选用颜色的色母粒，占聚氯乙烯重量0.5%。通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至190℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体；
当除二氧化碳以外的发泡剂为乙醇液体物理发泡剂时，将其与二氧化碳一起，在沿螺杆挤出机路径的方向中间位置处，二氧化碳占聚氯乙烯重量3%，乙醇占聚氯乙烯重量0.5%，将其注入到聚合物熔体中，形成可发泡的凝胶，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为10MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散。经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，温度为160℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构。即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
实施例2、
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，加工助剂选用有机锡稳定剂，占聚氯乙烯重量1.5%；润滑剂选用聚乙烯蜡，占聚氯乙烯重量2%；填料选用活性轻质碳酸钙，占聚氯乙烯重量5%；颜料选用色母粒，占聚氯乙烯重量0.8%。通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至200℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体；
当除二氧化碳以外的发泡剂为丁烷和异丁烷液体物理发泡剂时，将其与二氧化碳一起，在沿螺杆挤出机路径的方向中间位置处，二氧化碳占聚氯乙烯重量1%，丁烷和异丁烷占聚氯乙烯重量1.5%，将其注入到聚合物熔体中，形成可发泡的凝胶，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为12MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散。经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，发泡温度为170℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
实施例3、
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，加工助剂选用稀土稳定剂，占聚氯乙烯重量0.5%；润滑剂选用聚乙烯蜡，占聚氯乙烯重量0.5%；填料选用活性轻质碳酸钙，占聚氯乙烯重量2%；颜料选用颜色的色母粒，占聚氯乙烯重量1%。通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至180℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体；
当除二氧化碳以外的发泡剂为甲酸甲酯液体物理发泡剂时，将其与二氧化碳一起，在沿螺杆挤出机路径的方向中间位置处，二氧化碳占聚氯乙烯重量2%，甲酸甲酯占聚氯乙烯重量1%，将其注入到聚合物熔体中，形成可发泡的凝胶，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为8MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散。经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，发泡温度为140℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
实施例4、
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，加工助剂选用钙锌复合稳定剂，占聚氯乙烯重量
2.5%；润滑剂选用聚乙烯蜡，占聚氯乙烯重量0.5%；填料选用活性轻质碳酸钙，占聚氯乙烯重量2.5%；颜料选用色母粒，占聚氯乙烯重量0.8%。通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至180℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体；
当除二氧化碳以外的发泡剂为戊烷和异戊烷液体物理发泡剂时，将其与二氧化碳一起，在沿螺杆挤出机路径的方向中间位置处，二氧化碳占聚氯乙烯重量3%，戊烷和异戊烷占聚氯乙烯重量1.5%，将其注入到聚合物熔体中，形成可发泡的凝胶，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为15MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散。经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，发泡温度为120℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
采用本发明二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料经过检测，数据如下：
| 性能 | 单位 | 数值 |
| 表观密度 | Kg/m3 | 82 |
| 压缩强度 | MPa | 1.43 |
| 压缩模量 | MPa | 90 |
| 拉伸强度 | MPa | 2.56 |
| 拉伸模量 | MPa | 92 |
| 剪切强度 | MPa | 1.22 |
| 剪切模量 | MPa | 32 |
| 剪切应变 | % | 29 |
Claims (6)
1.一种采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于包括下述步骤：
通过拌料、上料系统将聚氯乙烯原料和加工助剂混合并加入到一号挤出机的料斗中，所述加工助剂包括稳定剂、润滑剂、填料和颜料，稳定剂占聚氯乙烯重量0.5~2.5%，润滑剂占聚氯乙烯重量0.5~2%；填料占聚氯乙烯重量2~5%，颜料占聚氯乙烯重量0.5~1 %；
通过一号挤出机将聚氯乙烯原料加热，加热温度升至180~200℃，使聚氯乙烯材料熔融和混合，加热形成聚合物熔体，将二氧化碳发泡剂以及其他液体物理发泡剂通过发泡剂注入系统从一号挤出机的中段注入到熔体中，形成可发泡的凝胶，二氧化碳占聚氯乙烯重量1~3%，其他液体物理发泡剂占聚氯乙烯重量0.5~1.5%，通过调节一号挤出机来升高系统压力，系统压力为8～15MPa，将发泡剂与聚氯乙烯的熔体混合，这个压力足以防止形成的塑料凝胶真正发泡或者足以防止可发泡凝胶内的发泡剂失去均匀的分散，经过二号挤出机和静态混合器的混合与降温冷却，以降低该凝胶的温度至发泡温度，发泡温度为120℃~170℃，然后使冷却了的凝胶通过模具挤出，形成泡沫结构，即制成聚氯乙烯硬质泡沫塑料。
2.根据权利要求1所述的采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于所述稳定剂选用铅盐、有机锡、稀土和钙锌复合稳定剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于所述润滑剂选用聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于所述填料选用活性轻质碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于所述颜料选用色母粒。
6.根据权利要求1所述的采用二氧化碳发泡剂生产聚氯乙烯硬质泡沫塑料的方法，其特征在于所述其他液体物理发泡剂选用乙醇、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、甲酸甲酯中的一种或多种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 211132 Tangshan industrial concentration area, Jiangning District, Jiangsu, Nanjing Patentee after: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 211132 Tangshan industrial concentration area, Jiangning District, Jiangsu, Nanjing Patentee before: Feininger (Nanjing) Energy Saving Technology Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for producing polyvinyl chloride rigid foam by using carbon dioxide foaming agent Effective date of registration: 20210226 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001346 |
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Date of cancellation: 20220105 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001346 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Method for producing polyvinyl chloride rigid foam by using carbon dioxide foaming agent Effective date of registration: 20220106 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000074 |
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Date of cancellation: 20230316 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000074 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for producing PVC rigid foam plastics using carbon dioxide foaming agent Effective date of registration: 20230414 Granted publication date: 20130403 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: FEININGER (NANJING) ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980038167 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130403 |