CN112266499A - 一种超临界二氧化碳发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种临界二氧化碳发泡材料及其制备方法和应用。该超临界二氧化碳发泡材料的原料组成包括：80份‑100份的PET、1份‑10份二氧化碳发泡剂、0.1份‑4份扩链剂、0.1份‑10份成核剂。本发明还提供了上述发泡材料的制备方法。本发明的超临界二氧化碳发泡材料可以用于军工、医疗、航空、船舶、电子、汽车、仪器、电源等领域。

Description

一种超临界二氧化碳发泡材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种发泡材料，尤其涉及一种超临界二氧化碳发泡材料，属于发泡材料技术领域。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)发泡是一种新型发泡材料，具有质轻、无毒、无臭，吸水性低等优点，其凭借自身优异的刚度及力学性能被广泛应用于风电、汽车、船舶及航空航天领域。
但是，目前市场上的发泡材料是将PET和其他原辅材料烘干后，在双螺杆挤出机内和扩链剂进行改性，采用的发泡剂大多数为环戊烷。该套技术PET需要分两次进行挤出，能耗高，且经过二次加工后存在一定程度的降解风险，这容易导致材料性能减弱，从而影响最终物理性能；另外，环戊烷属于易燃易爆化工品，使用过程中存在安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种工艺流程短、能耗低、产量高的发泡材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种高强度、高模量的二氧化碳发泡材料。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种超临界二氧化碳发泡材料，该超临界二氧化碳发泡材料的原料组成包括以下重量组分：80份-100份的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、 1份-10份二氧化碳发泡剂、0.1份-4份扩链剂、0.1份-10份成核剂。
在本发明的一具体实施方式中，采用的二氧化碳发泡剂包括超临界二氧化碳。以超临界二氧化碳为发泡剂安全环保，同时，特定的超临界二氧化碳与其他特定原料组成协同作用，使得该发泡材料泡孔均匀，具有较高的强度和模量。
在本发明的一具体实施方式中，采用的扩链剂包括均异氰酸酯、双酰亚胺酯、双环羧酸酐、双环氧乙烷化合物、双环亚胺醚化合物、内酰胺化合物中的一种或几种的组合。
在本发明的一具体实施方式中，采用的成核剂包括滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的一种或几种的组合。
为了实现上述技术目的，本发明还提供了上述超临界二氧化碳发泡材料的制备方法，其中，该制备方法包括：
将PET、扩链剂、成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出；
塑化后，在双螺杆挤出机套筒上，注压二氧化碳发泡剂至套筒内，模具成型，制得超临界二氧化碳发泡材料。
在本发明的一具体实施方式中，双螺杆挤出时，顺次排布的12个温度区，一区温度为 30℃-80℃，二区温度为240℃-280℃，三区温度为240℃-280℃，四区温度为240℃-280℃，五区温度为240℃-280℃，六区温度为240℃-280℃，七区温度为230℃-260℃，八区温度为 230℃-260℃，九区温度为230℃-260℃，十区温度为230℃-260℃，十一区温度为230℃-260℃，十二区温度为230℃-260℃。
在本发明的一具体实施方式中，双螺杆挤出时，模具温度为220℃-280℃，螺杆转速 30r/min-100r/min。
本发明的超临界二氧化碳发泡材料可以用于军工、医疗、航空、船舶、电子、汽车、仪器、电源等领域。比如可以作为军工材料、医疗材料、航空材料、船舶材料、电子材料、汽车材料。
本发明的超临界二氧化碳发泡材料的制备方法的工艺流程短、能耗低、产量高，产品直接通过双螺杆挤出机一步成型，比现有技术省了造粒改性的环节。而且经过该制备方法得到的产品质量稳定可靠，具有较高的强度和模量，整个过程只有一次加热成型，产品降解风险小，物理性能得到保障。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种超临界二氧化碳发泡材料，其是通过以下步骤制备得到的。
称取80份的PET、1份的超临界二氧化碳发泡剂、0.1份的扩链剂、0.1份的成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出；
待原辅材料塑化后，在双螺杆挤出机套筒上，通过注压设备将二氧化碳发泡剂注入套筒内，随后通过模具制得成品。
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的12个温度区，一区温度50℃，二区温度250℃，三区温度260℃，四区温度265℃，五区温度245℃，六区温度270℃，七区温度240℃，八区温度250℃，九区温度255℃，十区温度245℃，十一区温度255℃，十二区温度260℃，模具温度220，螺杆转速60r/min。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：
称取100份的PET、10份的超临界二氧化碳发泡剂、4份的扩链剂、10份的成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：
称取90份的PET、5份的超临界二氧化碳发泡剂、2份的扩链剂、5份的成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：
双螺杆挤出机包括顺次排布的12个温度区，一区温度30℃，二区温度240℃，三区温度 260℃，四区温度265℃，五区温度245℃，六区温度270℃，七区温度240℃，八区温度250℃，九区温度255℃，十区温度245℃，十一区温度255℃，十二区温度260℃，模具温度220，螺杆转速100r/min。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别在于：
采用环戊烷为发泡剂。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别在于：
称取50份的PET、20份的超临界二氧化碳发泡剂、4份的扩链剂、20份的成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别在于：
双螺杆挤出机的温度恒定为260℃。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，区别在于：
双螺杆挤出机的双螺杆挤出机包括顺次排布的12个温度区，一区温度20℃，二区温度 100℃，三区温度300℃，四区温度300℃，五区温度245℃，六区温度290℃，七区温度150℃，八区温度250℃，九区温度300℃，十区温度100℃，十一区温度255℃，十二区温度260℃。
将实施例1-实施例4与对比例1-对比例4中的发泡材料进行以下测试。结果如表1所示。
表1
Figure RE-GDA0002824175100000041
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超临界二氧化碳发泡材料，该超临界二氧化碳发泡材料的原料组成包括以下重量组分：80份-100份的PET、1份-10份二氧化碳发泡剂、0.1份-4份扩链剂、0.1份-10份成核剂。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发泡材料，其中，所述二氧化碳发泡剂为超临界二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发泡材料，其中，所述扩链剂包括均异氰酸酯、双酰亚胺酯、双环羧酸酐、双环氧乙烷化合物、双环亚胺醚化合物、内酰胺化合物中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发泡材料，其中，所述成核剂包括滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母中的一种或几种的组合。
5.权利要求1-4任一项所述的超临界二氧化碳发泡材料的制备方法，其中，该制备方法包括：
将PET、扩链剂、成核剂干燥后投入双螺杆挤出机挤出；
塑化后，在双螺杆挤出机套筒上，注压二氧化碳发泡剂至套筒内，模具成型，制得超临界二氧化碳发泡材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，双螺杆挤出时，顺次排布的12个温度区，一区温度为30℃-80℃，二区温度为240℃-280℃，三区温度为240℃-280℃，四区温度为240℃-280℃，五区温度为240℃-280℃，六区温度为240℃-280℃，七区温度为230℃-260℃，八区温度为230℃-260℃，九区温度为230℃-260℃，十区温度为230℃-260℃，十一区温度为230℃-260℃，十二区温度为230℃-260℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，双螺杆挤出时，模具温度为220℃-280℃，螺杆转速30r/min-100r/min。
8.权利要求1-4任一项所述的超临界二氧化碳发泡材料的应用，该超临界二氧化碳发泡材料作为军工材料、医疗材料、航空材料、船舶材料、电子材料、汽车材料。
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