專利名稱：發泡pet片材及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種采用復合發泡劑連續擠出制備的PET泡沫片材及其制備方法，屬于高分子發泡材料制備技術領域。
背景技術：
聚合物泡沫片材由于具有質輕、隔熱、隔音、吸能、緩沖等優點，在各種產業以及日常生活中得到了廣泛的應用。根據聚合物發泡材料的發泡倍率，即聚合物基體樹脂密度與發泡材料密度之比，聚合物發泡材料可以分為超高倍率(40倍以上)、高倍率(40-4倍)和低倍率(4倍以下)。其中，低倍率的聚合物發泡片材除了具有泡沫片材的通常特性以外，還具有良好的剛性和耐熱性。非常適宜應用在需要足夠剛性的杯、碗等容器包裝、汽車內襯基材等場合。
PET發泡成型后具有以下優點。
(1)密度低且形成閉孔結構，有較低的吸水率；(2)具有較高耐壓能力、穩定性和切變模量(3)具有較好的熱穩定性，工作溫度可達200°C ； (4)熱導率低，具有較好的保溫隔熱性能。
當PET作為發泡材料基體時，因為自身的特點，可發性非常低。與常用的PS和LDPE 樹脂相比，半結晶的、密度相對較高的PET發泡面臨幾個問題=(I)PET的加工溫度相對較高 (260-290°C);(2)與無定形樹脂相比，加工溫度范圍較窄；(3)發泡材料的流變性能差，不利于發泡；(4)PET的結晶速度較慢，不利于氣泡的成核與穩定；(5)其結晶成核與氣泡成核可能存在沖突。
中國專利CN101544812A公開了一種制備CPET發泡片材的方法，該方法通過發泡助劑使PET在擠出發泡過程中提高熔體粘度與強度，從而使得發泡劑產生的氣體存留在片材基體中形成穩定的泡沫結構。但是，該方法使用的主要是化學發泡劑，而化學發泡劑在制備泡沫的過程中會有一部分殘留在制品內，影響產品性能和使用安全。
中國專利CN101885855A公開了一種PET泡沫片材的制備方法，該方法使用液體二氧化碳為發泡劑采用釜壓法來制備PET發泡片材，但該方法不能實現連續化生產。發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種發泡PET片材及其制備方法。
本發明提供了一種采用復合發泡劑連續擠出發泡制備的PET泡沫片材，該發泡片材是由PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩定劑0. 1-10重量份；復合發泡劑經過擠出機充分混合、冷卻之后，擠出發泡成型制得。
其中，所述復合發泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發泡劑和0-3重量份的第三組分發泡劑。
在上述的PET泡沫片材中，所采用的復合發泡劑的總量可以控制為1. 5-18重量份 (優選1. 5-10重量份)，所采用的液體二氧化碳可以為液體二氧化碳等；所采用的第二組分發泡劑可以為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸等中的一種或幾種的混合物，或者可以含有上述發泡劑(即偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸等)中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物。所采用的第三組分發泡劑可以為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚等中的一種或幾種的混合物。
在上述復合發泡劑中，液體二氧化碳為主發泡劑，用于PET的發泡；第二組分發泡劑可以起到提高泡孔密度的作用；該第三組分發泡劑能夠起到改善泡孔尺寸大小的作用。
在本發明所提供的PET泡沫片材中，所述PET的特性粘度值為0. 7-1. 5dl/g。
在本發明所提供的PET泡沫片材中，成核劑主要用于提高泡孔密度，其作用機理與第二組分發泡劑不同，所采用的成核劑可以為滑石粉、碳酸鈣、納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅等中的一種或幾種的混合物。
在本發明所提供的PET泡沫片材中，泡孔穩定劑主要用于提高泡孔壁的強度，防止泡孔壁的破裂，起到穩定泡孔的作用。所采用的泡孔穩定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑等中的一種或幾種混合物。其中，采用的泡孔穩定劑優選甘油脂肪酸酯類泡孔穩定劑，例如單硬脂酸甘油酯，一般可以是通過含有C16-C18的脂肪酸與甘油、二醇等物質酯化得到的一類化合物。
本發明所提供的PET泡沫片材是采用上述的原料通過連續擠出發泡制備得到的。
本發明提供的發泡PET片材的制備方法，具體包括以下步驟 將PET樹脂，經過100-12(TC烘干5-6h之后形成發泡原料；將PET發泡原料、第二組分化學發泡劑、成核劑、泡孔穩定劑均勻混合，得到混合物料； 將上述混合原料加入連續擠出發泡用擠出機，將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物注入擠出機，經過充分混合、冷卻之后，擠出發泡成型，得到所述PET 泡沫片材。
在制備PET泡沫片材的過程中，所采用的連續擠出發泡用擠出機可以為雙階單螺桿-單螺桿串聯擠出機、雙階雙螺桿-單螺桿串聯擠出機或者單階單螺桿擠出機，加工溫度控制在 200-250°C。
在添加液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物時，可以通過在擠出發泡中所常用的設備進行，優選采用高精度發泡劑計量系統，該計量系統為液體專用，依序為液體儲罐、一級增壓泵、二級緩沖罐、計量泵及流量控制單元。在添加時，液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物的注入量(注入速度)可以控制為 0. 6-6kg/h0這種發泡劑計量系統可以在生產過程中長時間保證發泡劑的精確及穩定的輸送和計量，其中，所采用的增壓泵可以為柱塞壓縮泵或隔膜壓縮泵等。其中，一級增壓泵的作用是用來提高液體二氧化碳的壓力，保證二氧化碳能夠順利達到擠出機組；二級緩沖罐的作用是用來緩沖液體二氧化碳的壓力波動，使其平穩流動；隔膜計量泵和質量流量控制系統的作用是用來控制液體二氧化碳的準確計量。
在擠出機中所采用的口模可以為電加熱控溫或者油浴加熱控溫的環形或者片形口模，并且在口模的后部可以配有用于控制熔體均一性的發泡穩定裝置。
同現有技術相比，本發明具有以下優點可以制備中低發泡倍率且具有良好力學性能的PET泡沫包裝片材，生產過程高度連續且穩定、生產過程安全無環境污染，適合工業化規模生產。產品的發泡倍率、泡孔尺寸分布及力學性能綜合評價優良，且主發泡劑為二氧化碳對產品的使用性能和使用安全無影響。
圖1為高精度液體發泡劑計量系統示意圖。
圖2為實施例1所得到的PET泡沫片材的掃描電鏡照片。
圖3為實施例2所得到的PET泡沫片材的掃描電鏡照片。
具體實施方式
本發明所提供的采用復合發泡劑的PET泡沫片材可以按照以下具體生產方法制備得到。
PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩定劑0. 1-10重量份；復合發泡劑1. 5-18重量份(優選1. 5-10重量份)，混均，擠出，成型得到PET發泡片材。
將PET樹脂，經過100-120°C烘干5_6h之后形成發泡原料。
將PET發泡原料、第二組分化學發泡劑、成核劑、泡孔穩定劑均勻混合，得到混合物料。
將上述混合物料加入連續擠出發泡專用擠出機，由高精度發泡劑計量系統將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物注入擠出機，經擠出機充分混合、 控溫之后，經由擠出發泡片材專用口模擠出發泡成型，成型后的片材寬度為400-1000mm。
在添加液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物時，可以通過在擠出發泡中所常用的設備進行，優選采用高精度發泡劑計量系統，該計量系統為液體專用，主要由液體儲罐、一級增壓泵、二級緩沖罐、隔膜計量泵和質量流量控制系統組成。在添加時，液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物的注入量(注入速度)可以控制為0. 6-6kg/h0這種發泡劑計量系統可以在生產過程中長時間保證發泡劑的精確及穩定的輸送和計量，其中，所采用的增壓泵可以為柱塞壓縮泵或隔膜壓縮泵等。具體結構如示意圖1所示。其中，一級增壓泵的作用是用來提高液體二氧化碳的壓力，保證二氧化碳能夠順利達到擠出機組；二級緩沖罐的作用是用來緩沖液體二氧化碳的壓力波動，使其平穩流動；隔膜計量泵和質量流量控制系統的作用是用來控制液體二氧化碳的準確計量。
以下結合實施列對本發明作進一步闡述。實施例僅用于說明本發明，而不是以任何方式來限制本發明。
實施例1發泡PET片材的制備。
將PET樹脂和氣泡成核劑在100°C烘干IOh。
采用100重量份PET (特性粘度為0. 87)，加入改性蒙脫土氣泡成核劑一重量份， 注入液體二氧化碳的量為0. Wcg/h，在二階單螺桿擠出機中，擠出溫度如下擠出機輸送段 200、210、215°C ；壓縮段 215、220、225、225、215、215、210、210°C ；均化段 205、205、205、 205°C。機頭溫度200°C。
得到PET發泡片材的性能見表1。
表 權利要求
1.一種發泡PET片材，其特征在于它是由PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩定劑0. 1-10重量份；復合發泡劑1. 5-18重量份；經過擠出機混合后，擠出發泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復合發泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發泡劑和0-3重量份的第三組分發泡劑。
2.如權利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述第二組分發泡劑為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發泡劑為含有偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物；所述第三組分發泡劑為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚中的一種或幾種的混合物。
3.如權利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述PET的特性粘度值為0.7-1. 5dl/g。
4.如權利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述成核劑為滑石粉、碳酸鈣、改性納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅中的一種或幾種的混合物。
5.如權利要求1所述的PET泡沫片材，其中，所述泡孔穩定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩定齊U、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑中的一種或幾種混合物。
6.一種PET泡沫片材的制備方法，其包括以下步驟將PET樹脂，經過100-12(TC烘干5-6h之后形成發泡原料；將PET發泡原料、第二組分化學發泡劑、成核劑、泡孔穩定劑均勻混合，得到混合物料； 將上述混合物料加入連續擠出發泡用擠出機，將液體二氧化碳或者液體二氧化碳與第三組分發泡劑的混合物注入擠出機，經過充分混合、冷卻之后，擠出發泡成型，得到所述PET 泡沫片材；其中，PET樹脂100重量份；成核劑0. 1-10重量份；泡孔穩定劑0. 1-10重量份；復合發泡劑1. 5-18重量份；經過擠出機充分混合、冷卻之后，擠出發泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復合發泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0. 5-5重量份的第二組分發泡劑和0-3重量份的第三組分發泡劑。
7.如權利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述第二組分發泡劑為偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發泡劑為含有偶氮化合物、改性碳酸氫鈉和檸檬酸中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物；所述第三組分發泡劑為乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚中的一種或幾種的混合物。
8.如權利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述PET的特性粘度值為 0. 7-1. 5dl/g。
9.如權利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述成核劑為滑石粉、碳酸鈣、 改性納米蒙脫土、二氧化鈦和二氧化硅中的一種或幾種的混合物。
10.如權利要求6所述的PET泡沫片材的制備方法，其中，所述泡孔穩定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩定劑中的一種或幾種混合物。
全文摘要
本發明一種發泡PET片材及制備方法，該片材是由PET樹脂100重量份；成核劑0.1-10重量份；泡孔穩定劑0.1-10重量份；復合發泡劑1.5-18重量份；經過擠出機混合后，擠出發泡成型，得到所述PET泡沫片材；其中，所述復合發泡劑包括1-10重量份的液體二氧化碳，0.5-5重量份的第二組分發泡劑和0-3重量份的第三組分發泡劑。同現有技術相比，本發明具有以下優點可以制備中低發泡倍率且具有良好力學性能的PET泡沫包裝片材，生產過程高度連續且穩定、生產過程安全無環境污染，適合工業化規模生產。產品的發泡倍率、泡孔尺寸分布及力學性能綜合評價優良，且主發泡劑為二氧化碳對產品的使用性能和使用安全無影響。
文檔編號C08K3/22GK102504498SQ201110304448
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者劉本剛, 周洪福, 張玉霞, 王向東, 陳士宏 申請人:北京工商大學