CN102504498B

CN102504498B - 发泡pet片材及其制备方法

Info

Publication number: CN102504498B
Application number: CN 201110304448
Authority: CN
Inventors: 王向东; 周洪福; 刘本刚; 张玉霞; 陈士宏
Original assignee: Beijing Technology and Business University
Current assignee: Beijing Technology and Business University
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: CN102504498A

Abstract

本发明一种发泡PET片材及制备方法，该片材是由PET树脂100重量份；成核剂0.1-10重量份；泡孔稳定剂0.1-10重量份；复合发泡剂1.5-18重量份；经过挤出机混合后，挤出发泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述复合发泡剂包括1-10重量份的液体二氧化碳，0.5-5重量份的第二组分发泡剂和0-3重量份的第三组分发泡剂。同现有技术相比，本发明具有以下优点：可以制备中低发泡倍率且具有良好力学性能的PET泡沫包装片材，生产过程高度连续且稳定、生产过程安全无环境污染，适合工业化规模生产。产品的发泡倍率、泡孔尺寸分布及力学性能综合评价优良，且主发泡剂为二氧化碳对产品的使用性能和使用安全无影响。

Description

发泡PET片材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种采用复合发泡剂连续挤出制备的PET泡沫片材及其制备方法，属于高分子发泡材料制备技术领域。

背景技术

聚合物泡沫片材由于具有质轻、隔热、隔音、吸能、缓冲等优点，在各种产业以及日常生活中得到了广泛的应用。根据聚合物发泡材料的发泡倍率，即聚合物基体树脂密度与发泡材料密度之比，聚合物发泡材料可以分为超高倍率（40倍以上）、高倍率（40-4倍）和低倍率（4倍以下）。其中，低倍率的聚合物发泡片材除了具有泡沫片材的通常特性以外，还具有良好的刚性和耐热性。非常适宜应用在需要足够刚性的杯、碗等容器包装、汽车内衬基材等场合。

PET发泡成型后具有以下优点。

（1）密度低且形成闭孔结构，有较低的吸水率；（2）具有较高耐压能力、稳定性和切变模量：（3）具有较好的热稳定性，工作温度可达200℃；（4）热导率低，具有较好的保温隔热性能。

当PET作为发泡材料基体时，因为自身的特点，可发性非常低。与常用的PS和LDPE树脂相比，半结晶的、密度相对较高的PET发泡面临几个问题：（1）PET的加工温度相对较高（260-290℃）；（2）与无定形树脂相比，加工温度范围较窄；（3）发泡材料的流变性能差,不利于发泡；（4）PET的结晶速度较慢，不利于气泡的成核与稳定；（5）其结晶成核与气泡成核可能存在冲突。

中国专利CN101544812A公开了一种制备CPET发泡片材的方法，该方法通过发泡助剂使PET在挤出发泡过程中提高熔体粘度与强度，从而使得发泡剂产生的气体存留在片材基体中形成稳定的泡沫结构。但是，该方法使用的主要是化学发泡剂，而化学发泡剂在制备泡沫的过程中会有一部分残留在制品内，影响产品性能和使用安全。

中国专利 CN101885855A公开了一种PET泡沫片材的制备方法，该方法使用液体二氧化碳为发泡剂采用釜压法来制备PET发泡片材，但该方法不能实现连续化生产。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种发泡PET片材及其制备方法。

本发明提供了一种采用复合发泡剂连续挤出发泡制备的PET泡沫片材，该发泡片材是由PET树脂100重量份；成核剂0.1-10重量份；泡孔稳定剂0.1-10重量份；复合发泡剂经过挤出机充分混合、冷却之后，挤出发泡成型制得。

其中，所述复合发泡剂包括1-10重量份的液体二氧化碳，0.5-5重量份的第二组分发泡剂和0-3重量份的第三组分发泡剂。

在上述的PET泡沫片材中，所采用的复合发泡剂的总量可以控制为1.5-18重量份（优选1.5-10重量份），所采用的液体二氧化碳可以为液体二氧化碳等；所采用的第二组分发泡剂可以为偶氮化合物、改性碳酸氢钠和柠檬酸等中的一种或几种的混合物，或者可以含有上述发泡剂（即偶氮化合物、改性碳酸氢钠和柠檬酸等）中的一种或几种的聚合物母粒的混合物。所采用的第三组分发泡剂可以为乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚等中的一种或几种的混合物。

在上述复合发泡剂中，液体二氧化碳为主发泡剂，用于PET的发泡；第二组分发泡剂可以起到提高泡孔密度的作用；该第三组分发泡剂能够起到改善泡孔尺寸大小的作用。

在本发明所提供的PET泡沫片材中，所述PET的特性粘度值为0.7-1.5dl/g。

在本发明所提供的PET泡沫片材中，成核剂主要用于提高泡孔密度，其作用机理与第二组分发泡剂不同，所采用的成核剂可以为滑石粉、碳酸钙、纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅等中的一种或几种的混合物。

在本发明所提供的PET泡沫片材中，泡孔稳定剂主要用于提高泡孔壁的强度，防止泡孔壁的破裂，起到稳定泡孔的作用。所采用的泡孔稳定剂为甘油脂肪酸酯类泡孔稳定剂、丙二醇脂肪酸酯类泡孔稳定剂和异辛醇脂肪酸酯类泡孔稳定剂等中的一种或几种混合物。其中，采用的泡孔稳定剂优选甘油脂肪酸酯类泡孔稳定剂，例如单硬脂酸甘油酯，一般可以是通过含有C16-C18的脂肪酸与甘油、二醇等物质酯化得到的一类化合物。

本发明所提供的PET泡沫片材是采用上述的原料通过连续挤出发泡制备得到的。

本发明提供的发泡PET片材的制备方法，具体包括以下步骤：

将PET树脂，经过100-120℃烘干5-6h之后形成发泡原料；

将PET发泡原料、第二组分化学发泡剂、成核剂、泡孔稳定剂均匀混合，得到混合物料；

将上述混合原料加入连续挤出发泡用挤出机，将液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，得到所述PET泡沫片材。

在制备PET泡沫片材的过程中，所采用的连续挤出发泡用挤出机可以为双阶单螺杆-单螺杆串联挤出机、双阶双螺杆-单螺杆串联挤出机或者单阶单螺杆挤出机，加工温度控制在200-250℃。

在添加液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物时，可以通过在挤出发泡中所常用的设备进行，优选采用高精度发泡剂计量系统，该计量系统为液体专用，依序为液体储罐、一级增压泵、二级缓冲罐、计量泵及流量控制单元。在添加时，液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物的注入量（注入速度）可以控制为0.6-6kg/h。这种发泡剂计量系统可以在生产过程中长时间保证发泡剂的精确及稳定的输送和计量，其中，所采用的增压泵可以为柱塞压缩泵或隔膜压缩泵等。其中，一级增压泵的作用是用来提高液体二氧化碳的压力，保证二氧化碳能够顺利达到挤出机组；二级缓冲罐的作用是用来缓冲液体二氧化碳的压力波动，使其平稳流动；隔膜计量泵和质量流量控制系统的作用是用来控制液体二氧化碳的准确计量。

在挤出机中所采用的口模可以为电加热控温或者油浴加热控温的环形或者片形口模，并且在口模的后部可以配有用于控制熔体均一性的发泡稳定装置。

同现有技术相比，本发明具有以下优点：可以制备中低发泡倍率且具有良好力学性能的PET泡沫包装片材，生产过程高度连续且稳定、生产过程安全无环境污染，适合工业化规模生产。产品的发泡倍率、泡孔尺寸分布及力学性能综合评价优良，且主发泡剂为二氧化碳对产品的使用性能和使用安全无影响。

附图说明

图1为高精度液体发泡剂计量系统示意图。

图2为实施例1所得到的PET泡沫片材的扫描电镜照片。

图3为实施例2所得到的PET泡沫片材的扫描电镜照片。

具体实施方式

本发明所提供的采用复合发泡剂的PET泡沫片材可以按照以下具体生产方法制备得到。

PET树脂100重量份；成核剂0.1-10重量份；泡孔稳定剂0.1-10重量份；复合发泡剂1.5-18重量份（优选1.5-10重量份），混均，挤出，成型得到PET发泡片材。

将PET树脂，经过100-120℃烘干5-6h之后形成发泡原料。

将PET发泡原料、第二组分化学发泡剂、成核剂、泡孔稳定剂均匀混合，得到混合物料。

将上述混合物料加入连续挤出发泡专用挤出机，由高精度发泡剂计量系统将液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物注入挤出机，经挤出机充分混合、控温之后，经由挤出发泡片材专用口模挤出发泡成型，成型后的片材宽度为400-1000mm。

在添加液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物时，可以通过在挤出发泡中所常用的设备进行，优选采用高精度发泡剂计量系统，该计量系统为液体专用，主要由液体储罐、一级增压泵、二级缓冲罐、隔膜计量泵和质量流量控制系统组成。在添加时，液体二氧化碳或者液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物的注入量（注入速度）可以控制为0.6-6kg/h。这种发泡剂计量系统可以在生产过程中长时间保证发泡剂的精确及稳定的输送和计量，其中，所采用的增压泵可以为柱塞压缩泵或隔膜压缩泵等。具体结构如示意图1所示。其中，一级增压泵的作用是用来提高液体二氧化碳的压力，保证二氧化碳能够顺利达到挤出机组；二级缓冲罐的作用是用来缓冲液体二氧化碳的压力波动，使其平稳流动；隔膜计量泵和质量流量控制系统的作用是用来控制液体二氧化碳的准确计量。

以下结合实施列对本发明作进一步阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施例1 发泡PET片材的制备。

将PET树脂和气泡成核剂在100℃烘干10h。

采用100重量份PET（特性粘度为0.87），加入改性蒙脱土气泡成核剂一重量份，注入液体二氧化碳的量为0.6kg/h，在二阶单螺杆挤出机中，挤出温度如下：挤出机输送段200、210、215℃；压缩段215、220、225、225、215、215、210、210℃；均化段205、205、205、205℃。机头温度200℃。

得到PET发泡片材的性能见表1。

表1

密度（g/cc）	0.74
		拉伸强度（MPa）	13.20
冲击强度（KJ/cm³）	11.36
		发泡倍率	2.14

实施例2发泡PET片材的制备。

将PET树脂和气泡成核剂在100℃烘干10h。

采用100重量份PET（特性粘度为1.15），加入改性蒙脱土气泡成核剂一重量份，注入液体二氧化碳的量为0.6kg/h，在二阶单螺杆挤出机中，挤出温度如下：挤出机输送段200、210、215℃；压缩段215、220、225、225、215、215、210、210℃；均化段205、205、205、205℃。机头温度200℃。

得到PET发泡片材的性能见表2。

表2

密度（g/cc）	0.53
		拉伸强度（MPa）	16.40
冲击强度（KJ/cm³）	14.27
		发泡倍率	3.42

Claims

1.一种PET泡沫片材的制备方法，其包括以下步骤：

将PET树脂，经过100-120℃烘干5-6h之后形成发泡原料；

将上述混合物料加入连续挤出发泡用挤出机，将液体二氧化碳与第三组分发泡剂的混合物注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，得到所述PET泡沫片材；

其中，PET树脂100重量份；成核剂10重量份；泡孔稳定剂10重量份；复合发泡剂18重量份；

其中，所述复合发泡剂包括10重量份的液体二氧化碳， 5重量份的第二组分发泡剂和3重量份的第三组分发泡剂；

所述第二组分发泡剂为偶氮化合物；

所述第三组分发泡剂为乙醇；

其中，所述PET的特性粘度值为0.7-1.5dl/g；

所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、改性纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅中的一种或几种的混合物；

所述泡孔稳定剂为甘油脂肪酸酯类泡孔稳定剂、丙二醇脂肪酸酯类泡孔稳定剂和异辛醇脂肪酸酯类泡孔稳定剂中的一种或几种混合物；

在制备PET泡沫片材的过程中，所采用的连续挤出发泡用挤出机为双阶单螺杆-单螺杆串联挤出机、双阶双螺杆-单螺杆串联挤出机或者单阶单螺杆挤出机，加工温度控制在200-250℃。