[发明专利]一种热塑性聚合物发泡珠粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性聚合物发泡珠粒及其制备方法，所述方法包括如下步骤：向喷动床内加入热塑性聚合物珠粒，通入二氧化碳置换空气；将喷动床加热至发泡温度，继续注射二氧化碳，使二氧化碳处于超临界状态；进行二氧化碳循环，使床层内热塑性聚合物珠粒保持喷动状态；对喷动床进行泄压，排去床层内的超临界二氧化碳，得到热塑性聚合物发泡珠粒。该方法降低了能量消耗，简化了过程工序，降低了生产成本，缩短了发泡时间，提高了所得发泡珠粒泡孔尺寸均匀度。

技术领域

本发明属于聚合物发泡领域，具体为一种热塑性聚合物发泡珠粒及其制备方法。

背景技术

聚合物发泡材料是一种以聚合物为基体，气体为分散相的气/固两相复合材料，因为其独特的微孔结构能够改善聚合物材料的形态和结构，从而使之具有质量轻、热导率低、隔热与隔音性能优异、比强度高等优点。上述优势也推动了聚合物发泡材料的广泛应用，为航空航天、交通运输、新能源包装、电器、运动器械等提供了轻质基础原材料。

目前热塑性塑料发泡材料的成型工艺主要有挤出发泡成型、注塑发泡成型、珠粒模塑发泡成型以及模压发泡成型等。然而，挤出发泡成型样品二维受限，注塑发泡成型样品倍率较低，而珠粒模塑发泡成型能够得到三维超低密度发泡材料，拓宽发泡制品的应用领域。目前珠粒模塑发泡比较成功的包括EPS、EPE、EPP、E-TPU。珠粒模塑发泡成型技术包含两种不同的技术：预发泡珠粒生产技术和模压熔接成型技术。首先通过预发泡珠粒生产技术制备出高倍率的热塑性聚合物预发泡珠粒，再将预发泡珠粒输送到模腔中，从模具上的通气孔或通气槽通入一定压力的蒸汽，使珠粒再次膨胀并熔接成型，然后关闭蒸汽入口并卸去模腔压力，发泡制品便进一步膨胀至充满整个型腔。珠粒模塑发泡成型技术可以制备异形发泡制品，提高了加工过程的能量利用效率，减少了边角废料的产生。

目前的珠粒模塑发泡成型中预发泡珠粒生产技术多采用高压釜式制备技术，即将热塑性聚合物颗粒、分散介质去离子水、分散剂、表面活性剂一起加入高压釜中，随后通入二氧化碳置换釜内空气，初步调整压力直至其稳定，开始搅拌整个混合物体系，强化二氧化碳进入聚合物基体的扩散过程，对高压釜进行程序升温加热到适宜温度后进行保温，注入二氧化碳至发泡压力，保持高压釜内压力一段时间，打开泄压阀门，压力变化所引起的热力学不稳定状态使聚合物基体和发泡剂发生了相分离，引发了气泡的成核和生长，最终得到了膨胀的热塑性聚合物发泡珠粒。一次发泡得到的热塑性聚合物发泡珠粒需进行干燥除去表面残留的水分和各种有机助剂。高压釜式珠粒发泡过程消耗能量过高，分散介质和分散剂后续处理成本高，工序冗繁，生产效率低下，生产成本较高，并且所得发泡珠粒泡孔尺寸不均。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服热塑性聚合物发泡珠粒的高压釜式制备技术存在的能耗高、工序冗繁、生产成本高、饱和时间长、所得发泡珠粒泡孔尺寸不均的问题，从而提供了一种热塑性聚合物发泡珠粒及其制备方法，降低了能量消耗，简化了过程工序，降低了生产成本，缩短了发泡时间，提高了所得发泡珠粒泡孔尺寸均匀度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种热塑性聚合物发泡珠粒的制备方法，其包括如下步骤：向喷动床内加入热塑性聚合物珠粒，通入二氧化碳置换空气；将喷动床加热至发泡温度，注射二氧化碳，使二氧化碳处于超临界状态；进行二氧化碳循环，使床层内热塑性聚合物珠粒保持喷动状态；对喷动床进行泄压，排去床层内的超临界二氧化碳，得到热塑性聚合物发泡珠粒。

本发明中，所述热塑性聚合物珠粒可为本领域常规，例如聚乙烯珠粒、聚丙烯珠粒、热塑性聚氨酯珠粒。

本发明中，所述热塑性聚合物珠粒的平均直径较佳的为2～4mm。

本发明中，所述热塑性聚合物珠粒的装载体积不超过所述喷动床的床层体积的50％。

本发明中，所述加热可为本领域常规的程序控温加热，加热速率为1～10℃/min。