CN114316432B - 一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，属于发泡产品制备技术领域。将改性聚合物熔体注入到型腔内，再向型腔内注入发泡剂气体至型腔内形成高压气氛，在保压状态下向型腔内注入水，然后保压至型腔内熔体温度冷却至一定程度后降压，从而使熔体发泡充满型腔，为增加聚合物对发泡剂和水分的吸收，将聚合物进行改性，往聚合物里添加0.5％‑2％左右的亲水性物质，最终发泡成型，并且得到发泡产品发泡倍率高、泡孔均匀、细腻。

Description

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺

技术领域

本发明涉及一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，属于发泡产品制备技术领域。

背景技术

目前，发泡塑料具有隔音隔热性能好、吸收冲击载荷、缓冲性能好等特点，其中，化学发泡注塑工艺不仅成型周期短，生产效率高，能一次成型外形复杂和尺寸精确高的发泡制品。工业化聚合物材料注塑发泡工艺主要采用将聚合物-气体混合熔料注满型腔进行保压，保压后直接进行发泡，或在聚合物-气体混合熔料注射过程中进行发泡的方法，这种发泡方法制得的产品往往内部泡孔尺寸不够均匀，泡孔结构不够好，影响力学性能。

有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺。将改性聚合物熔体注入到型腔内，再向型腔内注入发泡剂气体至型腔内形成高压气氛，在保压状态下向型腔内注入水，然后保压至型腔内熔体温度冷却至一定程度后降压，熔体可在模内及脱模时，呈现两段发泡，为增加聚合物对发泡剂和水分的吸收，将聚合物进行改性，往聚合物里添加0.5％-2％左右的亲水性物质，最终发泡成型。

本发明的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，具体工艺步骤为，将聚合物熔体注入到型腔内，再向所述型腔内注入发泡剂气体至所述型腔内形成高压气氛，在保压状态下向所述型腔内注入水，然后保压至所述型腔内的所述熔体的温度冷却至一定程度后降压，熔体可在模内及脱模时，呈现两段发泡。

进一步的，将聚合物熔体注入到型腔内时，还可以向型腔内添加聚合物质量0.5％～2％的亲水性物质。

进一步的，所述亲水性物质为蛋白质、淀粉中的一种。

进一步的，向所述型腔内注入的聚合物的体积为所述型腔体积的1/2～2/3。

进一步的，所述的聚合物为热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚醚嵌段聚酰胺、热塑性聚酯弹性体、聚苯乙烯、聚烯烃弹性体、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚己内酰胺中的一种或几种的组合。

进一步的，所述的发泡剂气体为二氧化碳、氮气、烷烃类气体、空气、氦气中的一种或几种的组合。

进一步的，向所述型腔内注入所述发泡剂气体至所述型腔内的气压达到4～20MPa。

进一步的，注入的所述水的体积为型腔内熔体体积的2％～8％。

进一步的，注入所述的水后，保压至所述熔体的温度冷却至80～150℃时，开始降压，降压速率为0.5～5MPa/s。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明将改性聚合物熔体注入到型腔内，再向型腔内注入发泡剂气体至型腔内形成高压气氛，在保压状态下向型腔内注入水，然后保压至型腔内熔体温度冷却至一定程度后降压，熔体可在模内及脱模时，呈现两段发泡，为增加聚合物对发泡剂和水分的吸收，将聚合物进行改性，往聚合物里添加0.5％～2％左右的亲水性物质，最终发泡成型，由于型腔内气压很高，因此型腔内的熔体温度即使很高，注入的水也能依然保持液态，不会气化，在此基础上，注入型腔内的水，在压力状态下，水会渗入聚合物中，水一方面充当热量均匀剂的作用，促进型腔内熔体上的热量均匀分布，有利于后续的发泡均匀性，另一方面，改性聚合物可提高水分的吸收，吸收后的水分也会充当发泡剂的作用，这样可以使得熔体发泡倍率更高，最终得到发泡产品发泡倍率高、泡孔均匀、细腻。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1至图5是本发明实施例1至5中发泡制品的电镜图；

图6与图7是本发明对照例1与对照例2中发泡制品的电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺：将PP与0.5％的蛋白质混合均匀后用挤出机塑化熔融至(200)℃后挤出注入型腔内(型腔为长20cm、宽20cm、高12cm的长方体腔体，腔壁上已打蜡)，注入型腔的聚丙烯熔体体积为型腔体积的1/2(熔体被注入型腔后，就逐渐地降温冷却)，再向型腔内熔体液面上方的空间注入氮气至型腔内熔体液面上方的气压达到7.5MPa，在保持该气压的状态下，向型腔内注入占型腔内熔体体积6％的水，继续保压至型腔内熔体温度冷却至(140)℃时，开始降压，降压速率为0.5MPa/s，从而使熔体发泡充满型腔，冷却后脱模，得到发泡制品，得到的发泡制品泡孔均匀，细腻，见图1。

实施例2

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺：将PP与0.5％的蛋白质混合均匀后用挤出机塑化熔融至(200)℃后挤出注入型腔内(型腔为长20cm、宽20cm、高12cm的长方体腔体，腔壁上已打蜡)，注入型腔的聚丙烯熔体体积为型腔体积的1/2(熔体被注入型腔后，就逐渐地降温冷却)，再向型腔内熔体液面上方的空间注入氮气至型腔内熔体液面上方的气压达到7.5MPa，在保持该气压的状态下，继续保压至型腔内熔体温度冷却至(140)℃时，开始降压，降压速率为0.5MPa/s，从而使熔体发泡充满型腔，冷却后脱模，得到发泡制品，得到的发泡制品泡孔均匀性差，存在大泡与小泡，见图2。

实施例3

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺：将TPU与1％的淀粉混合均匀后用挤出机塑化熔融至(190)℃后挤出注入型腔内(型腔为长20cm、宽20cm、高12cm的长方体腔体，腔壁上已打蜡)，注入型腔的聚丙烯熔体体积为型腔体积的2/3(熔体被注入型腔后，就逐渐地降温冷却)，再向型腔内熔体液面上方的空间注入氮气至型腔内熔体液面上方的气压达到10MPa，再补入二氧化碳的压力达到14MPa，在保持该气压的状态下，向型腔内注入占型腔内熔体体积2％的水，继续保压至型腔内熔体温度冷却至(120)℃时，开始降压，降压速率为5MPa/s，从而使熔体发泡充满型腔，冷却后脱模，得到发泡制品。

实施例4

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺：将TPAE与2％的淀粉混合均匀后用挤出机塑化熔融至(190)℃后挤出注入型腔内(型腔为长20cm、宽20cm、高12cm的长方体腔体，腔壁上已打蜡)，注入型腔的聚丙烯熔体体积为型腔体积的1/2(熔体被注入型腔后，就逐渐地降温冷却)，再向型腔内熔体液面上方的空间注入氮气至型腔内熔体液面上方的气压达到15MPa，再补入二氧化碳的压力达到20MPa，在保持该气压的状态下，向型腔内注入占型腔内熔体体积8％的水，继续保压至型腔内熔体温度冷却至(125)℃时，开始降压，降压速率为1MPa/s，从而使熔体发泡充满型腔，冷却后脱模，得到发泡制品。

实施例5

一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺：将TPEE与2％的蛋白质混合均匀后用挤出机塑化熔融至(210)℃后挤出注入型腔内(型腔为长20cm、宽20cm、高12cm的长方体腔体，腔壁上已打蜡)，注入型腔的聚丙烯熔体体积为型腔体积的1/2(熔体被注入型腔后，就逐渐地降温冷却)，再向型腔内熔体液面上方的空间注入二氧化碳至型腔内熔体液面上方的气压达到4MPa，再补入烷烃类气体使压力达到6MPa，在保持该气压的状态下，向型腔内注入占型腔内熔体体积2％的水，继续保压至型腔内熔体温度冷却至(135)℃时，开始降压，降压速率为0.5MPa/s，从而使熔体发泡充满型腔，冷却后脱模，得到发泡制品。

对照例

对照例1：制备方法和本发明的实施例1基本相同，唯有不同的是不向PP中掺加蛋白质，其他工艺步骤及原材料使用都相同，同样制得发泡制品；

对照例2：制备方法和本发明的实施例1基本相同，唯有不同的是不向型腔中注入水，其他工艺步骤及原材料使用都相同，同样制得发泡制品；

对照例3：制备方法和本发明的实施例1基本相同，唯有不同的是不向型腔内熔体液面上方的空间注入氮气至型腔内呈高压状态，其他工艺步骤及原材料使用都相同，同样制得发泡制品；

分别对实施例1～5和对照例1～3中的发泡制品的发泡倍率进行检测，具体检测结果如表1所示：

检测方法：

发泡倍率检测方法：通过检测聚合物发泡前后的体积，并用发泡前后体积的比值作为发泡倍率；

发泡产品泡孔均匀性：通过产品电镜图观察得到

表1发泡制品发泡倍率检测结果

检测项目	发泡倍率	发泡产品泡孔均匀性
			实施例1	8.2	泡孔均匀，细腻
实施例2	6.1	泡孔均匀性差，存在大泡与小泡
			实施例3	6.4	泡孔均匀，细腻
实施例4	9.5	泡孔均匀，细腻
			实施例5	5.4	泡孔均匀，细腻
对照例1	4.7	泡孔均匀性差，存在大泡与小泡
			对照例2	6.5	泡孔均匀性差，存在大泡与小泡
对照例3	1.2	泡孔均匀性差，存在大泡与小泡

由上表中的检测数据和电镜图可以看出，本发明实施例1-5中产品的发泡倍率呈现不同的变化，通过控制亲水性物质的含量、发泡气体的含量以及水量的不同，可以得到不同密度的发泡制品，其中在实例4的技术方案实施条件下，产品发泡倍率最佳，产品泡孔质量也最佳；

而对照例1中没有向PP中掺加蛋白质、对照例2中没有向型腔中注入水、对照例3中没有对型腔中施加高压，最终产品的发泡倍率和泡孔质量都显著降低，由此可以证实，本发明将改性聚合物熔体注入到型腔内，再向型腔内注入发泡剂气体至型腔内形成高压气氛，在保压状态下向型腔内注入水，然后保压至型腔内熔体温度冷却至一定程度后降压，从而使熔体发泡充满型腔，为增加聚合物对发泡剂和水分的吸收，将聚合物进行改性，往聚合物里添加0.5％～2％左右的亲水性物质，最终发泡成型，由于型腔内气压很高，因此型腔内的熔体温度即使很高，注入的水也能依然保持液态，不会气化，在此基础上，注入型腔内的水，在压力状态下，水会渗入聚合物中，水一方面充当热量均匀剂的作用，促进型腔内熔体上的热量均匀分布，有利于后续的发泡均匀性，另一方面，改性聚合物可提高水分的吸收，吸收后的水分也会充当发泡剂的作用，这样可以使得熔体发泡倍率更高，最终得到发泡产品发泡倍率高、泡孔均匀、细腻。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于具体工艺步骤为，将聚合物熔体注入到型腔内，再向所述型腔内注入发泡剂气体至所述型腔内的气压达到4～20MPa，在保压状态下向所述型腔内注入水，然后保压至所述型腔内的所述熔体的温度冷却至一定程度后降压，熔体可在模内及脱模时，呈现两段发泡，聚合物中含有基于聚合物质量的0.5%～2%的亲水性物质。

2.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：所述亲水性物质为蛋白质、淀粉中的一种。

3.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：向所述型腔内注入的聚合物的体积为所述型腔体积的1/2～2/3。

4.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：所述的聚合物为热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚嵌段聚酰胺、热塑性聚酯弹性体、聚苯乙烯、聚烯烃弹性体、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚己内酰胺中的一种或几种的组合。

5.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：所述的发泡剂气体为二氧化碳、氮气、烷烃类气体、空气、氦气中的一种或几种的组合。

6.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：注入的所述水的体积为型腔内熔体体积的2%～8%。

7.如权利要求1所述的一种聚合物熔体腔内均匀发泡成型工艺，其特征在于：注入所述的水后，保压至所述熔体的温度冷却至80～150℃时，开始降压，降压速率为0.5～5MPa/s。