[发明专利]一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法

说明书

本发明公开了一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法，涉及聚合物发泡珠粒领域。本发明所述制备方法通过控制高压流体在聚酯微粒中的溶解度含量，随后在特定温度下对材料进行快速冷冻锁气处理，抑制高压流体的解吸逃逸，所得浸渍微粒可在低温下长时间储存或进行远程运输，运输及储存成本降低，同时可稳定地进行升温发泡；所述方法全程在无水环境中进行，可有效抑制聚酯的水解和热氧降解现象。本发明还公开了所述方法制备的聚酯发泡珠粒，所述聚酯发泡珠粒为球形或椭球形，闭孔结构占比100％，泡孔尺寸为1～300μm，结晶度为1～15％，密度为20～200g/L，力学性能好。本发明还公开了所述聚酯发泡珠粒的水蒸气成型方法。

技术领域

本发明涉及聚合物发泡珠粒领域，具体涉及一种聚酯发泡珠粒及其半连续制备方法与水蒸气成型方法。

背景技术

聚合物发泡珠粒(如EPS、EPP、EPE、ETPU等)是珠粒状的聚合物发泡材料，这种材料膨胀倍率高，可以通过水蒸气成型制得低密度、超低密度的复杂异形件，主要应用于缓存包装、汽车轻量化制件、建筑保温、冷链物流、运动防护、家居、玩具等多个领域。不过，EPS、EPE、EPP、ETPU等发泡珠粒的耐热性低，难以应用于温度高于120℃的环境。

PET是一种半结晶聚合物，它的玻璃化转变温度为60～75℃、熔点为240～260℃，PET发泡珠粒以及其成型体可以应用于温度高于120℃乃至180℃的环境。

CN103764738A公开了一种芳香族聚酯树脂发泡珠粒和模内成型体制备方法，该方法将聚酯与发泡剂熔融共混，经口模挤出发泡后水下冷却切粒制得密度为0.05～0.7g/cm³、结晶度低于15％的聚酯发泡珠粒，通过模内成型的方法进行二次发泡成型。同时该方法为了提高发泡珠粒的闭孔率，采用特性粘度为0.8～1.1dl/g的芳香族聚酯，并添加0.01～5重量份的交联剂以提高聚酯树脂的分子量。该方法中聚酯/发泡剂混合熔体在挤出机口模处发生降压发泡，树脂/高压流体微粒立刻发生高倍体积膨胀，制得聚酯发泡珠粒。然而，该方案制备的发泡珠粒及其制品的体积巨大，存在长距离运输时成本高昂、运输半径小的问题。同时，该制备方法中连续挤出发泡时的高压流体扩散速率高，聚合物的熔体强度较低，容易导致所制备的聚酯发泡珠粒的开孔率较高，这限制聚酯发泡珠粒在成型过程中的二次膨胀能力，导致珠粒成型制品的力学性能较差。

CN109705542A公开了一种阻燃聚酯组合物及其发泡珠粒和板材的制备方法，所涉及的聚酯为PET、PBT、PBS，该方案采用挤出机熔融阻燃聚酯组合物线材经切粒得到阻燃聚酯组合物微粒，将聚酯微粒、分散介质(优选水)、表面活性剂、分散剂、分散增强剂、发泡剂在高压釜中搅拌浸渍，通过快速泄压发泡得到阻燃聚酯发泡珠粒，所选择的发泡温度比其的熔融温度低0.1～5℃，在发泡温度和压力下的搅拌时间为0.1～2h。然而，作为本领域共知的，PET等聚酯树脂易于发生水解和热氧降解，在水的环境下长时间高温水煮必将导致聚酯树脂发生水解或降解，这会影响聚酯发泡珠粒的性能和外观颜色。同时，本技术方案在浸渍后的发泡剂需要快速泄压发泡，制得发泡珠粒在长距离运动时的成本高，存在运输半径小的问题。

现有技术报道了PET颗粒、薄片或者块体的在超临界流体中可实现间歇熔融发泡行为，例如PET在高压流体如CO₂流体的塑化作用下易于发生结晶，研究者往往选择高于PET熔点的温度(如280℃)来饱和、熔融PET晶区，待PET发生熔融后，再降温至210～280℃使熔体发生降温结晶并由此来控制PET的结晶度，之后通过快速泄压来制备PET发泡材料。然而，高温熔融过程会破坏PET材料的原始几何形态，通过这种方法不能得到形状完整的、颗粒独立的PET发泡珠粒。

发明内容