[发明专利]纳米复合发泡剂、发泡制品及其制法和应用

说明书

本发明涉及发泡剂领域，具体涉及纳米复合发泡剂、发泡制品及其制法和应用，所述纳米复合发泡剂特征在于，由剥离的层状蒙脱土和偶氮二甲酰胺复合而成，其中，所述偶氮二甲酰胺与剥离的层状蒙脱土的质量比为1:(1.5～5)。本发明中，发泡剂偶氮二甲酰胺成功嵌入钙基蒙脱土的层间，从而减轻了偶氮二甲酰胺本身的团聚程度，实现了复合发泡剂的细微化；本发明的复合发泡剂在聚合物中可以实现良好分散，部分复合发泡剂可以达到单分散，从而使其在分解发泡时成核点和发泡剂都可以均匀分布，进而形成泡孔较小，粒径分布较窄的发泡制品。

技术领域

本发明涉及发泡剂领域，主要涉及复合发泡剂领域，具体涉及纳米复合发泡剂、发泡制品及其制法和应用。

背景技术

微孔泡沫塑料定义为泡孔直径小于50μm，泡孔密度在10⁹～10¹²个/cm³泡孔分布均匀的泡沫塑料。与未发泡的塑料相比，微孔发泡塑料密度可降低5％～95％，冲击强度可增加高达5倍，韧性提高5倍，比刚度增加3～5倍，疲劳寿命延长5倍，拥有更低的介电常数和热传导系数。制备泡沫塑料的发泡剂分为物理发泡剂和化学发泡剂，目前，制备微孔泡沫塑料有四种方法，包括热引导相分离法、单体聚合法、超临界流体沉析法和过饱和气体法，均为物理发泡剂发泡。其中，最常见的是超临界流体沉析法，但是制备微孔泡沫塑料需要的压力，气泡成核速率和泄压速率等这些难以应用的实验条件导致其现阶段无法在工业中大规模推广。相比于物理发泡剂，化学发泡剂成本低，对设备要求低且操作较简单，但是由于化学发泡剂自身容易团聚的特性，造成其在制备泡沫塑料时在聚合物中无法做到均匀分散，且成核点过少，泡孔密度过低，很难制备出微孔泡沫塑料。

专利(申请号为200910084826.X)提供了一种插层型纳米复合发泡剂及其制备方法：将蒙脱土钠化改性或者有机改性后分散于一定量的水中，再将有机原料(偶氮二甲酰胺或4，4氧代双苯磺酰肼)溶解于一定量的溶剂中，与层状无机材料混合后在一定温度下搅拌，用反复洗涤后除掉层外吸附的有机发泡剂，离心干燥，得到插层型纳米复合发泡剂。但仍存在不足：其钠化改性或有机化改性蒙脱土的过程增加了复合成本，不适用于工业生产，且制得的复合发泡剂以及其发泡制品的粒径过大，其品质有待提高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：目前复合发泡剂中有机原料的含量还有待提高，且粒径过大，复合发泡剂上的成核点仍有待增加，发泡效率和质量还有待进一步提高。

本发明的目的是：针对工业生产的化学发泡剂偶氮二甲酰胺的不足，发明一种尺寸较小，在聚合物中可以良好分散，发泡均匀并且操作简便的纳米复合发泡剂及其发泡制品。

为解决上述技术问题，本发明提供一种通过直接插层法制备的嵌入型纳米复合发泡剂、发泡制品以及制备方法和应用。本发明使用层状蒙脱土，优选钙基蒙脱土作为无机主体材料，偶氮二甲酰胺作为有机客体分子，将层状蒙脱土通过去离子水膨胀部分剥离之后，使偶氮二甲酰胺插层进入蒙脱土的层间，实现有机发泡剂和无机载体的复合。

本发明成功将工业上应用广泛的偶氮二甲酰胺插层到易得的钙基蒙脱土层间，不仅能获得颗粒尺寸更小的复合发泡剂，同时，蒙脱土的加入使成核点增加，提高了泡孔品质，从而改善了发泡制品的质量。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：

一种纳米复合发泡剂，其特征在于，由剥离的层状蒙脱土和偶氮二甲酰胺复合而成，其中，所述偶氮二甲酰胺与剥离的层状蒙脱土的质量比为1:(1.5～5)。

优选的，上述纳米复合发泡剂中，所述剥离前的层状蒙脱土的粒径为20～70μm。

优选的，上述纳米复合发泡剂中，层状蒙脱土为钙基蒙脱土。

优选的，上述纳米复合发泡剂中，所述剥离后的层状蒙脱土粒径为10～30μm。