[发明专利]一种高效绿色的聚酯发泡板材制备方法

说明书

本发明涉及一种高效绿色的聚酯发泡板材制备方法。该方法包括以下步骤：a.将聚酯颗粒通过挤出法或者压延法制备成薄板；b.将聚酯薄板置于高压容器中，充入CO2至饱和压力，并在恒定的饱和温度下进行第一个周期的CO2饱和；c.待第一个饱和周期结束，并将压力泄至常压后，再次充入CO2至饱和压力，开始第二个周期的CO2饱和过程；d.重复步骤c，包括升压–饱和–泄压，直至聚酯基体内CO2浓度达到一定值；e.将被CO2饱和的聚酯薄板升温至发泡温度，发泡一定时间后将聚酯发泡材料置于常温水浴中冷却；f.将聚酯发泡材料进行等温退火处理。此方法可缩短聚酯固态发泡的饱和时间、提高CO2在聚酯基体中的浓度并最终提高聚酯发泡材料的发泡倍率。

技术领域

本发明涉及一种高效绿色的聚酯发泡板材制备方法，尤其涉及一种高压二氧化碳周期性更新饱和方式下的聚酯固态发泡方法。

背景技术

聚合物发泡材料内部含有大量均匀分布的气泡结构，具有低密度，高比强度，优良的隔音、隔热等阻隔性能以及能量吸收性能等特点，可广泛用于日用消费品、交通运输、绝缘材料、包装材料、运动设备等领域。以聚对苯二甲酸乙二醇酯发泡材料为代表的聚酯发泡材料通常表现出较高的尺寸稳定性和良好的机械性能，且价格低廉，使其在风电叶片、航空航天、轨道交通、船舶制造等诸多工业领域具有很大的应用前景。近年来，二氧化碳（CO ₂ ）由于其无毒、不易燃烧等环境友好特性，被广泛用于取代氟利昂、烷烃等传统物理发泡剂，制备聚合物发泡材料。

聚酯的 CO ₂ 发泡过程可以在熔融态也可以在固态条件下进行。在聚酯的熔融态发泡过程中，由于聚酯的熔体强度较低、且 CO ₂ 在聚合物基体内的扩散速度较快，通常只能得到孔径为几十到几百微米的聚酯发泡材料。而孔径小于 10 微米、孔密度大于 10 ⁹个/cm ³的微孔发泡聚酯通常由固态发泡过程制得。在聚酯的固态发泡过程中，首先将聚酯薄板置于常温条件下的高压 CO ₂环境中静态饱和，至聚酯基体中建立起一定的 CO ₂浓度后再泄压。泄压过程中泡孔即开始成核。随后，将聚酯薄板升温至其玻璃化转变温度之上，泡孔开始生长。最后，将发泡后的聚酯置于低温环境中，通常为常温水浴或冰水混合物，阻止泡孔继续生长。在聚酯的 CO ₂饱和过程中，溶解在聚酯基体内的 CO ₂对聚合物具有塑化作用，其提高了聚酯分子链段的运动能力，并诱导聚酯在常温下开始结晶。而 CO ₂并不能在聚酯的晶区内扩散、溶解，因此，CO ₂ 的诱导结晶延长了 CO ₂ 饱和时间、降低了 CO ₂在聚酯基体内的浓度并最终降低了聚酯泡沫材料的发泡倍率。此外，CO ₂诱导结晶作用在提高聚酯基体结晶度的同时，还提高了聚酯基体的硬度，从而需要更高的发泡温度才可引发泡孔的生长。