CN1296031A - 聚氯乙烯发泡材料的制备方法 - Google Patents

聚氯乙烯发泡材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高发泡倍率PVC泡沫的生产方法,该方法是将包括PVC糊树脂、增塑剂、发泡剂和加工助剂等按配方计量后,搅拌均匀混合,经凝胶、塑化和发泡后,冷却切割制得高发泡倍率PVC泡沫塑料成品。

Description

聚氯乙烯发泡材料的制备方法
本发明涉及一种高发泡倍率发泡材料的制备方法。更具体地说，本发明涉及聚氯乙烯(PVC)高发泡倍率发泡材料的制备方法。
众所周知，泡沫塑料是一种以气体为填料的复合材料，与塑料相比，它具有许多可贵的性能，如质轻、比强度高、吸收冲击载荷能力强和隔热隔音效果好等。因此，汽车、电子、化工和机械等行业中广泛使用。
由于各种树脂的分子结构和微观形态以及发泡时采用的方法不同，所以导致熔体张力和弹性不同，因而直接影响塑料发泡时的倍率。有些材料例如聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)较易发泡，发泡倍率可达20倍左右。有些材料如PVC采用一般的化学方法发泡时，发泡倍率只能达到3-4倍，再增加倍率就十分困难。
为了提高塑料材料的发泡倍率，大致有两种方法：一种方法是开发高熔体强度的树脂，如美国Himont公司的PP-FAS-814；另一种方法是改进现有的发泡方法。
法国道达尔公司采用氟利昂和化学发泡相结合，用两步或三步法发泡得到20-27倍发泡倍率的PVC发泡材料。
韩国和日本三菱化成公司有采用高频发泡法，制备高发泡倍率PVC材料。也有部分研究人员采用共混树脂制造发泡倍率为6倍左右的PVC材料。
我们经过长期地研究，反复地试验，采用化学发泡剂，通过一步发泡法和两步发泡法(另一份申请)制得容重为90-240kg/m3，发泡倍率为20倍以上的PVC发泡材料。
因此，本发明的目是提供高发泡倍率的PVC发泡材料的制造方法。
更具体地说，本发明提供的方法是糊树脂涂刮法。所述的糊树脂涂刮法是将PVC糊树脂、增塑剂、发泡剂、匀泡剂、加工助剂、填料和颜料搅拌混合，制成浆料后，涂布在纸带上，经凝胶、塑化、熔融发泡、冷却和切割得到发泡倍率不同的PVC发泡材料产品。
本发明方法中所用原料的配方是：
  配  方                     重量份
PVC糊树脂                     100
增塑剂                        35-120
发泡剂                   5-20
交联剂                   0.1-5
匀泡剂                   0-10
热稳定剂                 0.5-10
填料                     0.5-50
润滑剂                    适量
颜料                      适量。
本发明方法中所用的原料PVC糊树脂选自乳液种子聚合法PVC糊树脂、乳液连续聚合法PVC糊树脂、乳液无种子聚合法PVC糊树脂、乳液溶胀聚合法PVC糊树脂、微悬浮聚合法PVC糊树脂、种子微悬浮聚合法PVC树脂或乳-微混合法PVC树脂中的至少一种或其几种糊树脂。它们的共同特性是糊树脂的初级粒子的粒度为0.2-2.0μ。干燥后的树脂粒度30-70μ。在增塑剂中能“崩解”为初级粒子，以制成稳定的增塑糊物料。
在本发明方法中配制增塑糊时，所使用的增塑剂是十分重要的。增塑剂是PVC增塑糊主要组成部分，在增塑糊中，增塑剂一部分作为糊树脂表面湿润一定厚度的固定层；另一部分作为介质填充在糊树脂颗粒间隙之间；其余部分作为颗粒间的自由流动的增塑剂。因此增塑剂是悬浮液体系的分散媒质，影响PVC糊树脂的流动性能、产品的泡孔结构、柔韧性、低温性能、阻燃性、气味和迁移性能等。本发明方法中所使用的增塑剂选自由邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二癸酯(DDP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯(DMP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、间苯二甲酸二异辛酯(DIOIP)或间苯二甲酸二辛酯组成组中的至少一种或其组合。其用量按PVC糊树脂为100重量份计，增塑剂为35-120重量份，优选为40-100重量份，更优选为50-90重量份。当增塑剂用量少于35重量份时，发泡倍率低，而当增塑剂的用量超过120重量份时，发泡倍率开始降低，这可能是由于体系的粘度过大或过小均不利于高发泡成型。当然，体系的温度对高发泡倍率也十分重要。
在本发明方法中所使用的发泡剂是发气量大，发泡效率高的有机发泡剂。对于增塑糊体系，产品要求达到高发泡倍率，选择高效发泡剂也十分重要。现有技术中的发泡剂可分为：(1)偶氮类化合物；(2)N-亚硝基类化合物；(3)酰肼类化合物；(4)尿素衍生物；(5)叠氮化合物等。本发明方法中所使用的发泡剂选自偶氮二甲酰胺(AC)、二亚硝基亚次甲基四胺、对甲基磺酰胺、22’-偶氮二异丁腈(AZDN)、44’-氧化双苯磺酰肼或碳酸氢钠组成组中的至少一种或几种。其用量按PVC糊树脂100重量，发泡剂为5-20重量份，优选为7-18重量份，更优选为9-14重量份。低于5重量份，达不到目的发泡倍率，高于20重量份，发泡倍率和泡孔质量反而会下降。这是因为发泡剂在分解过程中会放出热量的缘故。发泡剂越多，发泡越大，产生的热量就越多。当泡孔一旦形成，泡孔就成了热的不良导体，它使得熔体粘度和熔体张力下降，这时并泡破泡大大增加，所以发泡倍率反而下降。
本发明中所使用的交联剂选自由过氧化二异丙苯(DCP)或过氧化苯甲酰，其用量为按PVC糊树脂100重量份，交联剂为0.1-5重量份，优选为0.5-4重量份，更优选1-3重量份。
为了使发泡均匀，在本发明方法中使用匀泡剂，也可不使用匀泡剂，其用量按PVC糊树脂100重量份，匀泡剂为0-10重量份，优选为1-9重量份，更优选为3-8重量份，匀泡剂选自由甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氢硅油组成组中的至少一种或几种。
由于聚氯乙烯分子链本身的缺陷，致使聚氯乙烯分子的热稳定性差。为了使发泡过程得以顺利地进行，本发明方法中加入了热稳定剂，其用量按PVC糊树脂100重量份，热稳定剂为0.5-10重量份，优选为1-8重量份，更优选为3-7重量份。本发明方法中所使用的稳定剂选自由盐基性铅盐类，如二盐基硬脂酸铅、二盐基硫酸铅或二盐基亚磷酸铅；金属皂类，如硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸铅或月桂酸镉；有机锡类，如二月桂酸二丁基锡、马来酸二正辛基锡、二月桂酸二正苯基锡、双(硫代甘醇酸异辛酯)二正苯基锡或双(硫代甘醇酸异辛酯)二正丁基锡；复合稳定剂，如液体有机钙锌复合物、液体有机钡锌复合物或液体有机钡镉复合物组成组中的至少一种或其组合。
在本发明中所使用的加工助剂除了热稳定剂外，还有润滑剂、填料和颜料等。它们都是本技术领域公知的。例如，使用适量润滑剂，润滑剂选自硬脂酸及其酯类如硬脂酸；金属皂类，如硬酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镉、硬脂酸锌或硬脂酸铅；烃类，如石蜡、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯组成组中的至少一种或其组合。本发明方法中使用了填料，按PVC糊树脂100重量份，填料用量为0.5-50重量份，优选为1-40重量份，更优选为10-35重量份，填料可选自滑石粉、二氧化硅、碳酸钙或硅灰石组成组中的至少一种或几种。
本发明的方法能以很高的效率，用适宜处理塑料的设备生产高发泡倍率的PVC泡沫塑料。本发明的方法是将包括PVC糊树脂、增塑剂、发泡剂和工艺过程中通用的加工助剂等的原料，按配方计量后，加入搅拌槽中。在室温的下，以50-400转/分搅拌原料混合物，使其生成浆状的混合原料物料。
将制备的浆状混合原料物料用涂布法涂布在离型纸带上，走纸速度为1-10米/分，优选3-9米/分，更优选为5-8米/分。然后进入烘道，在烘道内，在120℃-240℃温度下，经胶凝、塑化和发泡后，制得高发泡倍率的PVC泡沫塑料，其性能如下：
        厚度           2-8mm
        外观           白色、微孔、泡沫均匀
        密度           90～150kg/m3
        可以高频焊、阻燃
        力学性能：
          拉伸强度       ≥0.2Mpa
          断裂伸长率     ≥100％
          压缩强度P50/1  ≥25KPa
实施本发明方法的装置是本技术领域内通用的装置，如胶体磨TN-50型(北京航天航空机械厂)、搅拌槽和涂布传送带(上海昆山机械厂)等。
试验步骤是：
(1)制备混合原料浆状物料的步骤
在搅拌槽内，将粉状的助剂如热稳定剂与部分增塑剂一起用胶体磨或三辊机研磨后，再按配方加入PVC糊树脂和增塑剂的剩余部分，搅拌制浆均化，制备混合均匀的原料混合物的浆状物料；
(2)涂布、凝胶和发泡步骤
将步骤(1)制备的混合原料的浆状物料，按要求的厚度涂布在传动的离型纸带表面上带料的离型纸带不断地进入温度分段控制110℃-240℃的烘道，使浆料凝胶和发泡连续地进行；
(3)冷却、切边和成卷步骤
发泡后的片材，经冷却并与离型纸剥离，收卷成产品。
下面用实施例进一步描述本发明。这些实例是本发明优选的实施方案，不构成对本发明的限制。
试验条件如上所述。本领域内的技术人员可在上述的范围内任意选择，在此不再重复。各实施例的原料配方列于下表。
    实施例     1   2   3     4     5     6     7     8
    PVC(重量份) 100  100  100     100    100     100     100     100
    DOP(重量份) 75  75   50     -     60     75     50     75
    DBP(重量份) -  -   -     80     -     -     10     -
    DAP(重量份) -  -   30     -     -     -     10     -
    DOIP(重量份) -  -    -     -     20     -     -     -
 AC(重量份) 4  -    8     6     6     8     4     8
 AZDN(重量份) -  6    -     -     -     -     4     -
匀泡剂(重量份) 0.5  0.5    0.5     0.5     0.5     0.5     0.5    0.5
复合钡锌(重量份) -  4    -     -     -     -     5     -
铅盐(重量份) 4  -    4     -     -     6     -     -
有机锡(重量份) -  -    -     5     5     -     -     8
碳酸钙(重量份) 10  10    10     -     8     10     -     10
    氧化硅(重量份) -  -     -     10     2     -     5     -
    结果 -  -     -     -     -     -     -     -
    泡沫状 ○  ○     □     □     ○     □     □     ○
容重(Kg/m3) 150  107     96     110     108     96     129     95
○表示优；口表示良。
在阅读上文的描述后，本领域内的技术人员对本发明可以对本发明做出改进或修改，只要不离开本发明的精神，都在本发明的范内。本发明的范围由附属的权利要求书提出。

Claims (12)

1．一种高发泡倍率PVC泡沫塑料的生产方法，该方法包括：
   按如下配方
 配  方                        重量份
PVC糊树脂                      100
增塑剂                         35-120
发泡剂                         5-20
交联剂                         0.1-5
匀泡剂                         0-10
填料                           0.5-50
热稳定剂                       0.5-10
颜料                           适量
润滑剂                         适量
(1)将原料计量后，在室温下，搅拌所述的原料，使其均匀混合，制得浆状混合原料物料；
(2)把(1)制备的浆状混合原料物料，涂布在离型纸带上，连续地加热使其凝胶并发泡成型；
(3)冷却后切割。
2．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的配方是：
 配方                           重量份
PVC糊树脂                        100
增塑剂                            40-100
发泡剂                            7-18
交联剂                            0.5-4
匀泡剂                            1-9
填料                              1-40
热稳定剂                          1-8
颜料                              适量
润滑剂                            适量。
3．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的配方是：
配  方                   重量份
PVC糊树脂                100
增塑剂                   50-90
发泡剂                   9-14
交联剂                   1-3
匀泡剂                   3-8
填料                     10-35
热稳定剂                 3-7
颜料                     适量
润滑剂                   适量。
4．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中PVC糊树脂选自由乳液种子聚合法PVC糊树脂、乳液连续聚合法PVC糊树脂、乳液无种子聚合法PVC糊树脂、乳液溶胀聚合法PVC糊树脂、微悬浮聚合法PVC糊树脂、种子微悬浮聚合法PVC糊树脂或乳-微混合法PVC糊树脂组成 组中的至少一种或其几种糊树脂。
5．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中增塑剂选自由邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、间苯二甲酸二异辛酯或间苯二甲酸二辛酯组成组中的至少一种或其组合。
6．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中发泡剂选自由偶氮二甲酰胺、二亚硝基亚次甲基四胺、对甲基磺酰胺或偶氮二异丁腈组成组中的至少一种或几种。
7．按权利要求1所述的PVC泡沫的生产方法，其中所述的发泡剂选自由偶氮二甲酰胺、二亚硝基亚次甲基四胺、对甲基磺酰胺、22’-偶氮二异丁腈、44’-氧化双苯磺酰肼或碳酸氢钠组成组中的至少一种或几种。
8．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的匀泡剂选自由甲基硅油、苯基硅油、甲苯基硅油或含氢硅油组成组中的至少一种或几种。
9．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的热稳定剂选自由盐基性铅盐类，如二盐基硬脂酸铅、二盐基硫酸铅或二盐基亚磷酸铅；金属皂类，如硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镉、硬脂酸锌、硬脂酸铅或月桂酸镉；有机锡类，如二月桂酸二丁基锡、马来酸二正辛基锡、二月桂酸二正苯基锡、双(硫代甘醇酸异辛酯)二正苯基锡或双(硫代甘醇酸异辛酯)二正丁基锡；复合稳定剂，如液体有机钙锌复合物、液体有机钡锌复合物或液体有机钡镉复合物组成组中的至少一种或其组合。
10．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的填料可选自由滑石粉、二氧化硅、碳酸钙或硅灰石组成组中的至少一种或几种。
11．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中混合时，所述原料混合物料的温度保持在60℃。
12．按权利要求1所述的PVC泡沫塑料的生产方法，其中所述的烘道内的温度为110℃-240℃。
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