[发明专利]一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯结构泡沫材料可广泛应用于风能、船舶、运动器材、轨道交通、航空航天和绿色建筑等领域中。现有聚氯乙烯结构泡沫材料的工艺基本相同，都是采用聚氯乙烯树脂与二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯(MDI或TDI)、发泡剂等混合成糊状，然后模压成型，在热水或水蒸汽的条件下发泡和交联，从而制得聚氯乙烯结构泡沫材料。该生产工艺很复杂，首先要实现聚氨酯产生贯穿的网络结构是比较困难的，这需要对聚氨酯进行预处理，然后是使聚氯乙烯均匀地插入该贯穿的网络结构中，整个生产工艺要求苛刻；反应时间长，整个生产流程需要40天，效率低，且需要精良的设备。同时，复杂的工艺及原料中聚氨酯单体的加入，使得产品的成本大大提高。导致上述缺点的原因是一般的方法很难使聚氯乙烯自身形成交联结构，而引入聚氨酯交联体系则导致生产工艺复杂、流程长、成本高。

例如，中国专利200910033041.X公布了一种改进的交联聚氯乙烯结构泡沫及其制备方法，该泡沫由100份聚氯乙烯树脂、30-120份异氰酸酯、0.05-10份环氧组分、1-12份发泡剂、0.5-10份三嗪化合物、1-30份酸酐制备而成，采用模压半发泡再用热水浴或蒸汽膨胀的方法。

聚氯乙烯是辐射降解型的聚合物，现有技术通过在体系中加入辐射敏化剂促使聚氯乙烯辐射后产生交联。例如，中国专利201010171364.8公开了一种PVC刚性发泡材料及其制备方法。该发明的PVC刚性发泡材料具有PVC自身形成的交联结构，而没有其它高聚物的网络体系形成的交联结构。这种PVC刚性发泡材料是通过将共混改性的的PVC树脂和各种助剂经电子辐照后、再加热发泡而形成的。由于其采用的辐射敏化剂都没有刚性结构，所制备的泡沫耐热性能比较差。

中国专利申请201110254995.0中添加了耐热改性剂以提高泡沫的耐热性，但因其添加量较大，不但增加了成本，且容易造成相分离而导致泡沫性能下降。

因此，如何提供一种耐热性能和机械性能好的聚氯乙烯结构泡沫材料成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的之一是提供一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料，其质轻高强、耐温性能和机械性能优良。

本发明的另一目的是提供一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料的制备方法，其生产工艺简单、流程短、成本低且耐热性能好。

一方面，为了实现上述目的，本发明提供了一种交联聚氯乙烯结构泡沫材料，其中，交联聚氯乙烯结构泡沫材料是通过将混合的聚氯乙烯和助剂经电子束辐射后加热发泡形成的；其中，聚氯乙烯和助剂包括100重量份的聚氯乙烯、3-20重量份的发泡剂、1-20重量份的敏化剂、1-8重量份的稳定剂；敏化剂至少包含一种带刚性结构的有机化合物敏化剂。

本发明中，通过电子束辐射使板材的分子间发生交联，即线形或支链形大分子间以化学键交联而成。

本发明中，所谓的“刚性结构”是指敏化剂分子中带有环状结构（例如平面环状结构，在此基础上进一步优选为平面五元环或者平面六元环结构），且辐射交联后环状结构处于聚氯乙烯分子之间的交联链上。本发明中带刚性结构的有机化合物敏化剂可为，例如二乙烯基苯(DVB)、N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酰亚胺、二苯醚双马来酰亚胺、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、低聚双马来酰亚胺等。

本发明中，敏化剂可为一种带刚性结构的有机化合物敏化剂，也可为多种带刚性结构的有机化合物敏化剂的混合物，还可为带刚性结构的有机化合物敏化剂和不带刚性结构的有机化合物敏化剂的混合物。

本发明中，稳定剂为聚氯乙烯通用的稳定剂，优选为硬脂酸类稳定剂和有机锡稳定剂中的一种或多种；其中，硬脂酸类稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡和硬脂酸锌中的一种或多种。

本发明的交联聚氯乙烯结构泡沫材料，其密度为0.06-0.2g/cm³。

本发明中，辐射交联与发泡的顺序不能颠倒，必须先进行辐射交联处理，然后进行发泡处理。这是因为，辐射交联后，板材的分子间形成分子键，发泡只会增加分子之间的距离，而不会破坏分子之间的分子键；而如果先进行发泡处理的话，不能将体积增大到预期的倍数。

另外，根据需要，材料中还可包括1-15重量份的加工助剂和/或0.1-20重量份的无机填料。