CN109851942A

CN109851942A - 一种双螺杆挤出机制造的硬质pvc泡沫塑料及其制备方法

Info

Publication number: CN109851942A
Application number: CN201811578096.4A
Authority: CN
Inventors: 杜程; 陈骁翰; 陈弦; 谭东
Original assignee: Qingdao Research Institute Of Sichuan University; Sichuan University
Current assignee: Qingdao Research Institute Of Sichuan University; Sichuan University
Priority date: 2018-12-22
Filing date: 2018-12-22
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明属于PVC材料技术领域，具体涉及一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，利用挤出机将原料按照一定比例混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出成型，得到的硬质塑料泡沫预发泡体，所得到的预发泡体经过水煮后，固化定型得到最终的硬质塑料泡沫。本发明提供的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，可以连续生产，极大的缩短了生产时间，简化了生产工艺，提高了生产效率，且生产的硬质交联PVC泡沫塑料具有致密的泡孔，良好的绝热性能和阻燃性能。

Description

一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法

技术领域

本发明属于PVC材料技术领域，具体涉及一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是五大通用塑料之一，每年的消耗量巨大，随着泡沫技术的发展，人们对于泡沫性能的要求越来越高。然而常规的硬质聚氯乙烯泡沫的热变形温度较低，因此，硬质聚氯乙烯泡沫在应用上受到一定的阻碍。

根据物质的状态不同，发泡剂有固体、液体和气体3类。依据在发泡过程中产生气体方式的不同，一般分为化学发泡剂和物理发泡剂两大类。物理发泡剂是易气化的物质，在聚合物加工条件下依赖自身物理形态的变化形成气泡，即在聚合物发泡成型前将其加入到树脂中，加热时发泡剂气化，使聚合物发泡。使用物理发泡剂生产泡沫制品，发泡工艺简单，发泡材料成本低。化学发泡则是加热时分解放出气体的物质，以化学分解的方式释放一种或者多种气体，进而促使聚合物基体发泡。化学发泡剂与物理发泡剂相比，生产泡沫的成本相对较高，但制得的泡沫制品性能较好。

挤出机可分为单螺杆和双螺杆挤出机。目前常用的是单螺杆和双螺杆挤出机。两者的功能基本相同，系统构成相似，但是各自的功效和用途有明显的差别。双螺杆是在单螺杆的基础上发展起来的，其输送效率、剪切混合能力和熔化效率较高，应用于对混合塑化要求高、低温成型、高压成型、高速成型的熔融挤出场合，如塑料合金聚合物基复合材料、热敏性塑料PVC、超高分子量聚乙烯和氟塑料的熔融挤出成型。与模压成型的方式相比较，挤出成型为连续成型的方法，能够大大提高制品的成型效率。

硬质交联PVC泡沫塑料在所有泡沫塑料中的水蒸气透过率最低，与硬质聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料相比，其强度高，阻燃性能好，隔热性、使用温度和耐化学药品性能优于硬质聚苯乙烯泡沫塑料。硬质交联PVC泡沫由于其优异的力学性能、阻燃、耐溶剂及耐候性好等优势，被广泛应用于三明治复合夹心材料。在国外，该复合材料在航空航天、船舶运输、风电、高档运动器械等方面都有广泛的应用。硬质交联PVC泡沫高比强度的获得与其特殊的互穿网络有密切的关系。国外在硬质发泡PVC方面起步早，在生产配方和加工机械等方面都已经成熟，并且能工业化生产的厂家也主要分布在国外，国内只有江苏天晟新材公司能工业化生产该泡沫。并且，国内对硬质交联PVC泡沫的研究比较少。

虽然硬质交联PVC泡沫塑料拥有优异的性能，但是其加工周期却很长，这也导致了生产效率比较。因此在国内该泡沫一直没有得到大规模的生产，如何缩短成型加工时间是问题的关键所在。

中国专利号CN201410744173.4公布了一种模压法制备硬质PVC泡沫的方法。利用高速搅拌机中均匀混合，制成混合糊料；将混合糊料注入模具中，温度升高至170℃，待模具温度降低时脱模，得到预发泡模压块；将脱模后的预发泡模压块放入热水中，膨胀至所需密度，与此同时，预发泡模压块发生交联反应；在蒸汽室内处理，得到密度为硬质交联PVC泡沫塑料。这种方法不能连续生产，效率比较低。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种连续生产硬质PVC泡沫的方法。

一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，利用挤出机将原料按照一定比例混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出成型，得到的硬质塑料泡沫预发泡体，所得到的预发泡体经过水煮后，固化定型得到最终的硬质塑料泡沫。

所述的预发泡体水煮的时间为20～60min，水的温度为80～100℃。根据水温以及在水中的时间，可以改变泡沫最终的性能，得到不同密度的制品。

其中，所述的原料按照以下重量份数组成：PVC树脂84～137份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯62～81份、稳定剂2～5份、酸酐21～37份、大豆油1～3份、发泡剂1～8份、发泡调节剂5～10份、匀泡剂1～3份。

所述的PVC树脂为糊用聚氯乙烯树脂，其聚合度为1230～1430；所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为液相成分，官能度为2～4；所述的稳定剂为液体钙锌稳定剂或有机锡稳定剂；所述的酸酐为甲基六氢苯酐粘度为50-80，结晶点＜15℃；所述的发泡剂为微球发泡剂，或偶氮类发泡剂，分解温度为80～180℃；所述的发泡调节剂为PVC发泡调节剂；所述的匀泡剂为Si—C键型匀泡剂。

原料按上述重量份称量，先将固体成分混合均匀后，再加入液相成分；然后用搅拌机将原料搅拌均匀而得到混合料，将混合料倒入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出预发泡体。其中，所述的搅拌机的转速控制在400～1200r/min，搅拌时间在10～20min之间。

所述的双螺杆挤出机为异向双螺杆挤出机，为全啮合异向双螺杆挤出机、部分啮合异向双螺杆挤出机或非啮合双螺杆挤出机的一种。

所述的双螺杆挤出机的螺杆转速控制在20～40r/min。螺杆转速可以改变泡沫的挤出量。所述的双螺杆挤出机的挤出温度控制为：加热一区温度为140～160℃，加热二区的温度为 150～175℃，加热三区温度为150～180℃，加热四区温度为150～170℃。口模的温度需要适当降低。

本发明还提供一种硬质PVC泡沫塑料，为通过上述所述的方法制备得到的硬质PVC泡沫塑料。最终得到的硬质PVC泡沫塑料是具有一定交联结构的硬质泡沫，泡孔为闭孔结构，闭孔结构有良好的保温和隔音效果。

本发明提供的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，细分为两个主要步骤：

第一步为挤出步骤，该步骤包括：将PVC，多亚甲基多苯基多异氰酸酯，稳定剂，酸酐，大豆油，发泡剂，发泡调节，匀泡剂按一定比例先进行初步混合，而后将初步混合好的液体放入搅拌机中，调节搅拌机转速，在一定的时间后停止搅拌，然后将混合搅拌后的成分加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中树脂完成了进行塑化，同时发泡剂开始分解通过挤出机中建立的熔体压力将发泡剂分解产生的气体包裹在物料熔体中，当熔体在到达口模时，由于压力的突然下降，熔体发泡胀大。

第二部为固化步骤，该步骤为：将从挤出机中挤出的泡沫放出水中，挤出物在水中完成二次发泡和固化定型，而得到的硬质PVC塑料泡沫。

本发明提供的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，可以连续生产，极大的缩短了生产时间，简化了生产工艺，提高了生产效率，且生产的硬质交联PVC泡沫塑料具有致密的泡孔，良好的绝热性能和阻燃性能。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体技术方案。

实施例1

取PVC 100克、发泡剂3克、发泡调节剂10克，利用分散机分散均匀后倒入搅拌机中。然后加入稳定剂3克、多亚甲基多苯基多异氰酸酯75克、酸酐30克、大豆油1.5克、匀泡剂1.5克，搅拌机转速为600r/min搅拌10分钟，将所得到的混合料加入双螺杆挤出机中。经挤出机中挤出的预发泡体，放入92℃水中处理30分钟后，得到最终制品。

制品最终密度可以降低至60kg/m³。

实施例2

取PVC 100克、发泡剂3克、发泡调节剂8克，利用分散机分散均匀后倒入搅拌机中。然后加入稳定剂3克、多亚甲基多苯基多异氰酸酯80克、酸酐30克、大豆油1.5克、匀泡剂1.5克，搅拌机转速为600r/min搅拌10分钟，将所得到的混合料加入到挤出机中。经挤出机中挤出的预发泡体，放入88℃水中处理20分钟后，得到最终制品。

制品最终密度可以降低至80kg/m³。

Claims

1.一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，利用挤出机将原料按照一定比例混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出成型，得到的硬质塑料泡沫预发泡体，所得到的预发泡体经过水煮后，固化定型得到最终的硬质塑料泡沫。

2.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的预发泡体水煮的时间为20～60min，水的温度为80～100℃。

3.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的原料按照以下重量份数组成：

PVC树脂84～137份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯62～81份、稳定剂2～5份、酸酐21～37份、大豆油1～3份、发泡剂1～8份、发泡调节剂5～10份、匀泡剂1～3份。

4.根据权利要求3所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的PVC树脂为糊用聚氯乙烯树脂，其聚合度为1230～1430；

所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为液相成分，官能度为2～4；

所述的稳定剂为液体钙锌稳定剂或有机锡稳定剂；

所述的酸酐为甲基六氢苯酐粘度为50-80，结晶点＜15℃；

所述的发泡剂为微球发泡剂，或偶氮类发泡剂，分解温度为80～180℃；

所述的发泡调节剂为PVC发泡调节剂；

所述的匀泡剂为Si—C键型匀泡剂。

5.根据权利要求3所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，原料按上述重量份称量，先将固体成分混合均匀后，再加入液相成分；然后用搅拌机将原料搅拌均匀而得到混合料，将混合料倒入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出预发泡体。

6.根据权利要求5所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，所述的搅拌机的转速控制在400～1200r/min，搅拌时间在10～20min之间。

7.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机为异向双螺杆挤出机，为全啮合异向双螺杆挤出机、部分啮合异向双螺杆挤出机或非啮合双螺杆挤出机的一种。

8.根据权利要求7所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的螺杆转速控制在20～40r/min。

9.根据权利要求7所述的一种双螺杆挤出机制造的硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的挤出温度控制为：加热一区温度为140～160℃，加热二区的温度为150～175℃，加热三区温度为150～180℃，加热四区温度为150～170℃。

10.一种硬质PVC泡沫塑料，其特征在于，为通过权利要求1到9任一项所述的方法制备得到的硬质PVC泡沫塑料。