微發泡材料的制備方法與流程
1.本發明屬于塑料發泡技術領域，具體涉及一種微發泡材料的制備方法。
背景技術：
2.現有技術中，基于化學發泡劑進行的塑料發泡工藝多是在螺桿擠機中隨著塑料熔融進而分解產生氣體，從而達到發泡效果。但這種發泡工藝存在如下技術缺陷：首先，化學發泡劑一般需要與塑料原料的熔融溫度相匹配，否則會出現提前發泡的問題，嚴重制約發泡劑的選用；其次，塑料熔融過程中化學發泡劑發生分解，無法在螺桿中形成密閉環境，產生的氣體會沿著螺桿與熔融物料之間的間隙跑出，影響發氣量和在熔體中的溶解度，造成氣泡大小無法控制，同時發氣含量低于理論值；最后，僅基于螺桿推進式攪拌，形成的氣泡尺寸偏大、范圍寬，氣泡分布均勻性有限，影響發泡板的使用性能(例如機械性能、隔熱性能及光擴散均勻性等性能。
技術實現要素：
3.為了克服上述現有技術中的技術缺陷，本發明提供一種微發泡材料的制備方法，基于本發明系統可以實現對發泡劑更寬范圍的選用，且發泡可控性強，實際氣泡含量接近理論值，而且形成的塑料發泡材料中氣泡分布更均勻。
4.為了實現本發明目的，所采用的技術方案為：
5.一種微發泡材料的制備方法，所用裝置包括：共擠模塊，包括共擠復合裝置和出料端分別與共擠復合裝置的進料端密閉連接的第一螺桿擠出機和第二螺桿擠出機；層倍增器，其進料端與共擠復合裝置的出料端密閉連接；靜態混煉器，其進料端與層倍增器的出料端密閉連接。
6.制備方法包括，主體材料和混合有化學發泡劑的載體材料分別經由第一螺桿擠出機和第二螺桿擠出機熔融擠出，并分別擠入共擠復合裝置，在共擠復合裝置內形成由主體材料層和載體材料層組成的第一層狀流體，第一層狀流體隨后進入層倍增器，經分割疊層形成由相互交替的至少四層主體材料層和至少四層載體材料層組成的第二層狀流體，形成在厚度方向的微混合，第二層狀流體再進入靜態混煉器，被充分攪拌、剪切和混合后形成均一的微發泡材料熔融前體；經第二螺桿擠出機擠出的發泡劑在后續層疊及混煉進程中經進一步加熱充分分解形成均勻分散的泡核；
7.主體材料與載體材料相容且載體材料熔點＜化學發泡劑分解溫度＜主體材料熔點；
8.還包括擠出模頭，微發泡材料熔融前體經擠出模頭擠出后，迅速卸壓，泡核得以長大，最終成型成塑料微發泡材料。
9.進一步的，擠出模頭進料端還連接有另一共擠模塊，用于形成多層板結構，多層板結構中的其中一層由微發泡材料熔融前體形成。
10.進一步的，擠出模頭進料端還連接有另一共擠模塊，該另一共擠模塊與擠出模頭
之間還設有另一層倍增器，用于根據需要形成不同結構層依次交替的多層板結構，且多層板結構中交替含有由微發泡材料熔融前體形成的微發泡層。
11.進一步的，基于不同的應用領域和使用需求，主體材料可以為聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯(pp)等。
12.進一步的，載體材料可以為塑料微發泡材料所屬技術領域中任何與主體材料相容且能滿足塑料微發泡材料應用性能的高分子聚合物，例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)等。
13.進一步的，基于不同的應用領域和使用需求，主體材料中可混合有填料、光擴散劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗紫外劑等。
14.與現有技術相比，本發明取得了如下技術優勢：化學發泡劑由低熔點載體攜帶，并與高熔點的主體材料分別通過兩個螺桿擠出機熔融擠出并擠入密閉的共擠復合裝置形成第一層狀流體，再經層倍增器切割疊層，最后經混煉器混合，一方面避免載體材料熔融時發泡劑提前分解，在進入疊層共擠模塊后化學發泡劑經進一步加熱分解形成分散泡核，另一方面以層倍增器的分割疊層作用協同靜態混煉器的混合剪切作用，使載體材料層與主體材料層充分混合，且氣泡被多次剪切，進而形成微氣泡均勻分布的微發泡板熔融前體，利于提高發泡可控性，獲得氣泡均勻分布的微發泡板。
附圖說明
15.圖1為本發明其中一個實施例中的微發泡材料的制備方法的機構示意圖。
16.圖2為本發明實施例中基于微發泡材料的制備方法獲得的第一層狀流體、第二層狀流體和微發泡材料熔融前體的結構示意圖。
17.圖3為本發明另一實施例中的微發泡材料的制備方法的機構示意圖。
18.圖4為普通多層板的截面示意圖。
19.圖5為本技術混煉前多層板的截面示意圖。
20.圖6為本技術實施例中制得的發泡板的截面示意圖。圖7為本技術實施例中制得的發泡板的截面示意圖。
21.圖中附圖標記為，1.第一螺桿擠出機，2.第二螺桿擠出機，3.共擠復合裝置，4.層倍增器，5.靜態混煉器，6.擠出模頭，7.第三螺桿擠出機，8.另一共擠復合裝置。
具體實施方式
22.本發明下面結合實施例作進一步詳述：
23.其中一個實施例的微發泡裝置，見圖1，包括共擠模塊、層倍增器4和靜態混煉器5。
24.共擠模塊，包括共擠復合裝置3和出料端分別與共擠復合裝置3的進料端密閉連接的第一螺桿擠出機1和第二螺桿擠出機2。具體的，共擠復合裝置3設有第一進料口和第二進料口，共擠復合裝置3的第一進料口與第一螺桿擠出機1的出料口密閉連接，第二進料口與第二螺桿擠出機2的出料口密閉連接。
25.層倍增器，其進料端與共擠復合裝置3的出料端密閉連接；靜態混煉器5，其進料端與層倍增器4的出料端密閉連接。
26.微發泡材料制備中，主體材料和混合有化學發泡劑的載體材料分別經由第一螺桿
擠出機1和第二螺桿擠出機2熔融擠出，進入共擠復合裝置3，在共擠復合裝置3內形成由主體材料層和載體材料層組成的第一層狀流體見圖2中2a所示，第一層狀流體隨后進入層倍增器4，經分割疊層形成由相互交替的多層主體材料層(至少4層)和多層載體材料層(至少4層)組成的第二層狀流體當然這種交替的多層層數越多后期氣泡分布越均勻，見圖2中2b所示(以兩層為例)，第二層狀流體再進入靜態混煉器5，與靜態混煉器5的熱表面接觸、摩擦、剪切和充分混合后形成均一的微發泡材料熔融前體(見圖2中2c所示)；經第二螺桿擠出機2擠出后，發泡劑在后續進程中經進一步加熱充分分解形成均勻分散的泡核。
27.具體的，發泡劑可以基于熔融主體材料的熱傳導作用而受熱分解，和/或基于在共擠復合裝置3、倍增器和/或靜態混煉器5中設置的加熱裝置加熱分解。
28.主體材料與載體材料相容且載體材料熔點＜化學發泡劑分解溫度＜主體材料熔點。
29.還包括擠出模頭6，微發泡材料熔融前體經擠出模頭6擠出后，迅速卸壓，泡核得以長大，最終成型成塑料微發泡材料(見圖6和圖7，為兩種不同材料柔軟度的發泡板的泡孔結構和分布圖，圖6中標記處泡孔長軸尺寸476.04微米，短軸為115.09微米，圖7標記處泡孔長軸尺寸為951.93微米，短軸尺寸為189.35微米)。
30.在另一實施例中，擠出模頭6進料端還連接有另一共擠模塊，用于根據形成多層板結構，多層板結構中的其中一層由微發泡材料熔融前體形成。例如，用于成型由非發泡層與發泡層組成的多層板結構，另一共擠模塊則由第三螺桿擠出機7和另一共擠復合裝置8構成，見圖3所示。
31.在又一實施例中，擠出模頭6進料端還連接有另一共擠模塊，該另一共擠模塊與擠出模頭6之間還設有另一層倍增器4，用于根據需要形成不同結構層依次交替的多層板結構，且多層板結構中交替含有由微發泡材料熔融前體形成的微發泡層。例如，用于成型由相互交替的多層非發泡層與多層發泡層組成的多層板結構，當然根據另一擠出模塊中共擠復合裝置3進料口數量和與共擠復合裝置3進料口數量匹配的螺桿擠出機的設置，可以實現含有多種結構層的多層板結構。
32.進一步的，基于不同的應用領域和使用需求，主體材料可以為聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯(pp)等。
33.進一步的，載體材料可以為塑料微發泡材料所屬技術領域中任何與主體材料相容且能滿足塑料微發泡材料應用性能的高分子聚合物，例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)等。
34.進一步的，基于不同的應用領域和使用需求，主體材料中可混合有填料、成核劑(例如碳酸鈣、滑石粉、二氧化鈦、鎂鋁水滑石、聚二甲基硅氧烷等中的任意一種或幾種)、光擴散劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗紫外劑等。
35.化學發泡劑為：2，2'-偶氮二異亞硝基化合物、n,n'-二甲基-n,n'-二亞硝基對苯二甲酰、對甲苯磺酰肼、4，4
’?
氧化雙苯磺酰肼、3，3
’?
二磺酰肼二苯砜、1，3-苯二磺酰肼、對甲苯磺酰氨基脲、4，4
’?
氧代雙(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪、5-苯基四唑中的任意一種。
36.以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其
構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
37.在本發明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
38.在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
技術特征：
1.一種微發泡材料的制備方法，其特征在于：所用裝置包括：共擠模塊，包括共擠復合裝置(3)和出料端分別與共擠復合裝置(3)的進料端密閉連接的第一螺桿擠出機(1)和第二螺桿擠出機(2)；層倍增器(4)，其進料端與共擠復合裝置(3)的出料端密閉連接；靜態混煉器(5)，其進料端與層倍增器(4)的出料端密閉連接；制備方法包括，主體材料和混合有化學發泡劑的載體材料分別經由第一螺桿擠出機(1)和第二螺桿擠出機(2)熔融擠出，并分別擠入共擠復合裝置(3)，在共擠復合裝置(3)內形成由主體材料層和載體材料層組成的第一層狀流體，第一層狀流體隨后進入層倍增器(4)，經分割疊層形成由相互交替的至少四層主體材料層和至少4層載體材料層組成的第二層狀流體，第二層狀流體再進入靜態混煉器(5)，被充分攪拌、剪切和混合后形成均一的微發泡材料熔融前體；經第二螺桿擠出機(2)擠出后，發泡劑在后續進程中經進一步加熱充分分解形成均勻分散的泡核；主體材料與載體材料相容且載體材料熔點＜化學發泡劑分解溫度＜主體材料熔點；所用裝置還包括擠出模頭(6)，微發泡材料熔融前體經擠出模頭(6)擠出后，迅速卸壓，泡核得以長大，最終成型成塑料微發泡材料。2.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：擠出模頭(6)進料端還連接有另一共擠模塊，用于形成多層板結構，多層板結構中的其中一層由微發泡材料熔融前體形成。3.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：擠出模頭(6)進料端還連接有另一共擠模塊，該另一共擠模塊與擠出模頭(6)之間還設有另一層倍增器，用于制備不同結構層依次交替的多層板結構，且多層板結構中交替含有由微發泡材料熔融前體形成的微發泡層。4.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：主體材料為聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、pet中的任意一種。5.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：載體材料為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。6.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：主體材料中混合有填料、成核劑、光擴散劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗紫外劑中的任意一種或多種。7.根據權利要求1所述的微發泡材料的制備方法，其特征在于：化學發泡劑為：2，2'-偶氮二異亞硝基化合物、n,n'-二甲基-n,n'-二亞硝基對苯二甲酰、對甲苯磺酰肼、4，4
’?
氧化雙苯磺酰肼、3，3
’?
二磺酰肼二苯砜、1，3-苯二磺酰肼、對甲苯磺酰氨基脲、4，4
’?
氧代雙(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪、5-苯基四唑中的任意一種。
技術總結
本發明屬于塑料發泡技術領域，具體涉及一種微發泡材料的制備方法，包括：共擠模塊，包括共擠復合裝置和出料端分別與共擠復合裝置的進料端密閉連接的第一螺桿擠出機和第二螺桿擠出機；層倍增器，其進料端與共擠復合裝置的出料端密閉連接；靜態混煉器，其進料端與層倍增器的出料端密閉連接。通過本發明裝置，化學發泡劑由低熔點載體攜帶，并與高熔點的主體材料分別通過兩個螺桿擠出機熔融擠出并擠入密閉的共擠復合裝置形成第一層狀流體，再經層倍增器切割疊層，最后經混煉器混合，實現對發泡劑更寬范圍的選用，且發泡可控性強，實際氣泡含量接近理論值，而且形成的塑料發泡材料中氣泡分布更均勻。泡分布更均勻。泡分布更均勻。
