[发明专利]一种均一的聚丙烯发泡厚板的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子发泡材料制备技术领域，具体设计一种均一的聚丙烯微孔发泡结构厚板的生产方法。

背景技术

聚合物微孔发泡材料是特指泡孔小于尺寸100μm，孔密度大于1.0×10⁶个/cm³的聚合物多孔发泡材料。由于其具有的轻质高强、节约材料等特点，微孔发泡材料具有广泛的应用前景。在众多的聚合物微孔发泡材料中，聚丙烯(PP)微孔发泡材料具有良好的机械性能，较高的热变形温度，耐化学品性，表面保护性能，并易于回收循环使用。通过使用超临界二氧化碳或超临界氮气发泡得到的聚丙烯微孔发泡材料，清洁无污染。特别地，制品厚度较大的聚丙烯微孔发泡板材，如厚度大于10mm是三明治夹芯复合材料的理想芯材，可应用于保温车、冷藏车的隔热板，汽车、客车和轨道交通车辆的顶棚、地板等，并应用于船舶、建筑等的隔热保温。

常见的连续挤出发泡法很难制得聚丙烯发泡厚板。受原料树脂、气体在熔体中的分散水平、模头出的降压速率、发泡体芯部的热量移除等因素的限制，连续挤出发泡只适合于生产厚度相对较小，一般厚度小于5mm的微孔发泡片材。

固态发泡法是制备聚合物微孔发泡材料的常用方法。固态发泡过程是指发泡温度低于聚合物的流动温度，聚合物仍然处于固态的条件下，是高压气体溶解扩散进入聚合物基体，然后通过快速泄压诱导泡孔成核和生长的发泡过程。在固态发泡过程中，高压气体通过分子扩散作用渗透进入聚合物基体，达到扩散平衡的饱和时间取决于发泡温度、气体压力、聚合物树脂种类及其厚度。对于通常的固态发泡过程，气体在大多数聚合物中的扩散速度较慢，达到溶解平衡所需的饱和时间较长。特别是随着制品厚度的增加，饱和时间将大大延长。因此，目前的固态发泡法常应用于制备厚度较小的片材，而制备厚度较大的微孔发泡板材时泡孔不均匀，发泡耗时较长，效率较低。

中国专利PCT/CN2012/084503公开了一种聚丙烯微孔发泡厚板的生产方法，该方法采用带有芯部的聚丙烯板材为母板，采用平板发泡设备进行发泡。由于母板的芯部结构，该方法制得的发泡板材内部存在芯部遗留的空洞，整体结构不均一，芯部结构在发泡后空洞变大，结构各异，影响板材整体的机械性能、保温性能。同时，在板材的后续加工中，芯部遗留的空洞不能作为片材使用，而产生大量的废料。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种均一的聚丙烯微孔发泡结构厚板的生产方法，具体的过程包括如下步骤：

(1)提供热量的温控系统将平板发泡模具升温至发泡温度；

(2)将结构均一的聚丙烯母板放入平板发泡模具内，液压系统驱动平板发泡模具合模，液压系统加压至10-35MPa，高压气体输送系统向平板发泡模具内导入高温高压气体，高温高压气体的压力为5-30MPa，优选5-25MPa，发泡温度和时间需满足：t＝0.227*(T-150)²+0.004083*(P-17.5)⁴+40，其中t为发泡时间/min；T为发泡温度/℃；P为发泡压力/MPa，即高温高压气体的压力，其中，t取值为30-250min，优选40-230min；高温高压的气体从聚丙烯母板的表面扩散进入聚合物基体；

(3)达到溶解平衡后，快速泄压系统快速泄去平板发泡模具内的气体并通过气体回收系统进行回收，模具开模，聚丙烯母板从模具内弹出并发泡，得到聚丙烯微孔发泡材料。

所述聚丙烯母版的厚度为2-30mm。

所述的发泡温度低于聚丙烯的熔点，优选的，发泡温度130-160℃；

所述的高温高压气体为二氧化碳或氮气或二者任意比例的混合物；

所述的平板发泡模具具有密封材料，所述密封材料为铍铜、铝、石墨或聚四氟乙烯的任意一种或多种的复合物。

所述聚丙烯母板，通过挤出成型生产线制备，完整的挤出生产线包括混料机、螺杆挤出机、专用平板挤出模头、冷却定型台、喷淋水箱、牵引机和切割机；具体制备过程为：

(1)将聚丙烯原料吸入螺杆挤出机料斗，在70-80℃烘干；

(2)干燥好的原料通过螺杆挤出机的塑化，混合，螺杆挤出机的参数设定为：螺杆温度160-250℃，模头温度160-180℃，熔体压力5-15MPa，主机转速10-50rpm；

(3)塑化好的聚丙烯熔体通过专用平板挤出模头成型；

(4)熔融态的聚丙烯挤出板在牵引机的拉力下通过冷却定型台，得到初步冷却和定型，牵引机的牵引速率为：10-50cm/min，冷却定型台的温度为5-20℃；