CN109734953A - Pvc木塑复合材料用发泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PVC木塑复合材料用发泡剂及其制备方法，涉及发泡剂技术领域。该泡剂包括：外壳，所述外壳成分包括热塑性树脂；内核，所述内核包括偶氮二甲酰胺、4,4'‑氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙；所述外壳包裹在所述内核外表面。本发明的PVC木塑复合材料用发泡剂，该PVC木塑复合材料用发泡剂分为外壳和内核，通过热塑性树脂作为外壳进行包裹，从而避免偶氮二甲酰胺分解产生的气体迅速释放出来，以达到渐进式释放气体的效果，从而使得气孔的结构更加均匀规整。

Description

PVC木塑复合材料用发泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡剂技术领域，具体涉及一种PVC木塑复合材料用发泡剂及其制备方法。

背景技术

发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的；发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。

在PVC木塑复合材料的生产过程中添加的发泡剂主要为有机化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺，偶氮二甲酰胺属于放热型发泡剂，发气量较大，而且五毒，无味，在PVC木塑复合材料的生产中得到广泛的应用。

但是偶氮二甲酰胺的分解温度较高，并且由于其为放热型发泡剂，在分解过程中不断放热，使得温度迅速提高，分解的温程较短，导致偶氮二甲酰胺的分解具有突发性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种PVC木塑复合材料用发泡剂及其制备方法，解决了现有的偶氮二甲酰胺发泡剂具有突发性的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面提供，一种PVC木塑复合材料用发泡剂，包括：

外壳，所述外壳成分包括热塑性树脂；

内核，所述内核包括偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙；

其中，所述外壳包裹在所述内核外表面。

优选的，所述PVC木塑复合材料用发泡剂的颗粒直径小于5μm。

优选的，所述偶氮二甲酰胺颗粒直径小于3μm。

优选的，所述偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙的组分比例，以重量份计算，所述偶氮二甲酰胺为15～20份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为2～5份、十二烷基苯磺酸钙2～5份。

第二方面，提供一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在25～40℃下反应60～240min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂。

优选的，所述步骤S3重复2～8次。

优选的，所述步骤S3中，固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为2～5：1；球磨时间为15～300min。后。

优选的，所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：30～45μL/min；分配时间：90～110s；分配液量：40～60μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

(三)有益效果

本发明提供了一种PVC木塑复合材料用发泡剂及其制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明的PVC木塑复合材料用发泡剂，该PVC木塑复合材料用发泡剂分为外壳和内核，通过热塑性树脂作为外壳进行包裹，从而避免偶氮二甲酰胺分解产生的气体迅速释放出来，以达到渐进式释放气体的效果，从而使得气孔的结构更加均匀规整。

2、本发明的PVC木塑复合材料用发泡剂，在内核中还添加了4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙，降低了分解的温度，使得偶氮二甲酰胺渐进式分解，从而得到更加均匀的结构，孔结构规整。

3、本发明的PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，在步骤S3中，将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂。基体混合物上在搅拌流动的状态下将溶液均匀喷洒在其表面，使得树脂乳液更加均匀的包裹在基体混合物的外表面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例步骤S3的工艺流程图；

图2为实施例4的电镜图；

图3为对比例1的电镜图；

图4为对比例2的电镜图；

图5为对比例3的电镜图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在PVC木塑复合材料的生产过程随着温度的升高，偶氮二甲酰胺发泡剂分解反热量逐步增大，容易造成PVC熔体局部过热，从而使PVC基体的熔体强度降低，使分解生成的气体溢出，生成的泡孔不均匀或者破裂，结果出现气泡合并或大气泡的现象，会导致材料的性能不稳定，影响生产效率；由于偶氮二甲酰胺发泡剂分解是放热反应，且分解速度较快，在冷却成型时材料内部不容易及时被冷却，导致材料内部温度余热过高，在堆放期间由于材料内部温度变化会产生应力形变，影响材料性能。

一种PVC木塑复合材料用发泡剂，包括：用发泡剂包括：

外壳，所述外壳成分包括热塑性树脂；

内核，所述内核包括偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙；

其中，所述外壳包裹在所述内核外表面。

本发明实施例的PVC木塑复合材料用发泡剂，该PVC木塑复合材料用发泡剂分为外壳和内核，通过热塑性树脂作为外壳进行包裹，从而避免偶氮二甲酰胺分解产生的气体迅速释放出来，以达到渐进式释放气体的效果，从而使得气孔的结构更加均匀规整。

并且在内核中还添加了4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙，降低了分解的温度，使得偶氮二甲酰胺渐进式分解，从而得到更加均匀的结构，孔结构规整。

具体实施过程中，所述PVC木塑复合材料用发泡剂的颗粒直径小于5μm。通过控制颗粒直径，以降低发泡剂的分解温度，减缓其释放速度，避免出现突发性。

具体实施过程中，所述偶氮二甲酰胺颗粒直径小于3μm，通过控制偶氮二甲酰胺颗粒直径以降低其分解温度，减缓其分解速度。

具体实施过程中，所述偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙的组分比例，以重量份计算，所述偶氮二甲酰胺为15～20份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为2～5份、十二烷基苯磺酸钙2～5份。

通过控制偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙的比例，降低偶氮二甲酰胺的分解温度，渐进式分解，从而得到更加均匀的结构，孔结构规整。

此外，本发明实施例还提供一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在25～40℃下反应60～240min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂。

具体的操作步骤如附图1所示，基体混合物在流动搅拌过程中，通过喷头将树脂乳液喷散在基体混合物表面。

本发明的PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，在步骤S3中，将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂。基体混合物上在搅拌流动的状态下将溶液均匀喷洒在其表面，使得树脂乳液更加均匀的包裹在基体混合物的外表面。

下面通过具体的实施例进行详细的介绍：

实施例1：

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径2μm；所述偶氮二甲酰胺为15份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为5份、十二烷基苯磺酸钙2份

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在25℃下反应240min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：30μL/min；分配时间：90s；分配液量：40μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm；

步骤S3重复2次。

实施例2：

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径2μm；

所述偶氮二甲酰胺为20份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为2份、十二烷基苯磺酸钙5份；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在40℃下反应60min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：45μL/min；分配时间：110s；分配液量：60μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm；

步骤S3重复8次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为2：1；球磨时间为300min。后。

实施例3：

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径1μm；

所述偶氮二甲酰胺为15份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为5份、十二烷基苯磺酸钙2份；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在30℃下反应120min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：40μL/min；分配时间：100s；分配液量：50μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复8次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为5：1；球磨时间为15min。后。

实施例4：

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径2μm；

所述偶氮二甲酰胺为17份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为3份、十二烷基苯磺酸钙4份；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在35℃下反应100min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：38μL/min；分配时间100s；分配液量：50μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复6次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为3：1；球磨时间为150min。

实施例5：

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径3μm；

所述偶氮二甲酰胺为18份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为4份、十二烷基苯磺酸钙3份

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在35℃下反应180min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：40μL/min；分配时间：105s；分配液量：55μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复5次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为4：1；球磨时间为100min。

对比例1

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺；偶氮二甲酰胺颗粒直径小于3μm；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在35℃下反应100min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的偶氮二甲酰胺上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：38μL/min；分配时间100s；分配液量：50μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复6次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为3：1；球磨时间为150min。

对比例2

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径2μm；

所述偶氮二甲酰胺为17份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为3份、十二烷基苯磺酸钙4份；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在35℃下反应100min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：38μL/min；分配时间100s；分配液量：50μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复6次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为3：1；球磨时间为150min。

对比例3

一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；偶氮二甲酰胺颗粒直径1μm；

所述偶氮二甲酰胺为17份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为3份、十二烷基苯磺酸钙4份

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在35℃下反应100min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂；

所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：38μL/min；分配时间100s；分配液量：50μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。

步骤S3重复6次。

固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为3：1；球磨时间为150min。

对上述实施例1～4以及对比例1的复合发泡剂的性能进行检测，其中发气量为在25℃、1个大气压下的条件下的发气量；

其中，发泡温度表示发泡剂的产生其他的温度区间，即从开始分解的到温度到停止分解的温度。

	发气量(ml/g)	发泡温度(℃)
			实施例1	210	165
实施例2	212	165
			实施例3	208	159
实施例4	230	155
			实施例5	218	160
对比例1	162	200
			对比例2	193	190
对比例3	195	185

通过上述表格能够得出本发明实施能够提高发泡剂的发气量，同时显著降低发泡剂的发泡温度。

对实施例4以及对比例1～3的发泡剂进行发泡实验，并对其结果进行电镜观察，其中图2为实施例4、图3为对比例1、图4为对比例2、图5为对比例3，能够显著的看出实施例4的孔更加规整。

其中对比例1的电镜图反应出，一方面放气量低，并且突发性比较强，导致孔结构十分不规整。而对比例2和对比例3的具有一定的放弃量，但是存在放气的突然性，导致孔结构相对不规整。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种PVC木塑复合材料用发泡剂，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳成分包括热塑性树脂；

内核，所述内核包括偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙；

其中，所述外壳包裹在所述内核外表面。

2.如权利要求1所述的PVC木塑复合材料用发泡剂，其特征在于，所述PVC木塑复合材料用发泡剂的颗粒直径小于5μm。

3.如权利要求1所述的PVC木塑复合材料用发泡剂，其特征在于，所述偶氮二甲酰胺颗粒直径小于3μm。

4.如权利要求1～3任一项所述的PVC木塑复合材料用发泡剂，其特征在于，以重量份计算，所述偶氮二甲酰胺为15～20份、4,4'-氧代双苯磺酰肼为2～5份、十二烷基苯磺酸钙2～5份。

5.一种PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：偶氮二甲酰胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼和十二烷基苯磺酸钙充分混合，得到基体混合物；

S2：树脂乳液的制备：将丙烯腈、丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢盐和链引发剂在溶剂中混合均匀，抽真空排氧后，在25～40℃下反应60～240min，得到树脂乳液；

S3:将树脂乳液作为喷雾溶液在喷头中通过超声波使其分散成液体小颗粒，以雾状形式从喷头喷出，喷出后的溶液均匀落在流动搅拌状态下的基体混合物上；固化处理后，冷却至室温，得到PVC木塑复合材料用发泡剂。

6.根据权利要求5所述的PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3重复2～8次。

7.根据权利要求1所述的PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，固化处理后，还对混合物进行球磨处理；

所述球磨处理的工艺为：球料比为2～5：1；球磨时间为15～300min。后。

8.根据权利要求1所述的PVC木塑复合材料用发泡剂的制备方法，其特征在于，所述树脂乳液采用自动进样工艺，所述自动进样的工艺为：流量：30～45μL/min；分配时间：90～110s；分配液量：40～60μL；间隔时间：0.1min；注射器口径：4.25mm。