微发泡材料的制备方法与流程
1.本发明属于塑料发泡技术领域，具体涉及一种微发泡材料的制备方法。
背景技术：
2.现有技术中，基于化学发泡剂进行的塑料发泡工艺多是在螺杆挤机中随着塑料熔融进而分解产生气体，从而达到发泡效果。但这种发泡工艺存在如下技术缺陷：首先，化学发泡剂一般需要与塑料原料的熔融温度相匹配，否则会出现提前发泡的问题，严重制约发泡剂的选用；其次，塑料熔融过程中化学发泡剂发生分解，无法在螺杆中形成密闭环境，产生的气体会沿着螺杆与熔融物料之间的间隙跑出，影响发气量和在熔体中的溶解度，造成气泡大小无法控制，同时发气含量低于理论值；最后，仅基于螺杆推进式搅拌，形成的气泡尺寸偏大、范围宽，气泡分布均匀性有限，影响发泡板的使用性能(例如机械性能、隔热性能及光扩散均匀性等性能。
技术实现要素：
3.为了克服上述现有技术中的技术缺陷，本发明提供一种微发泡材料的制备方法，基于本发明系统可以实现对发泡剂更宽范围的选用，且发泡可控性强，实际气泡含量接近理论值，而且形成的塑料发泡材料中气泡分布更均匀。
4.为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：
5.一种微发泡材料的制备方法，所用装置包括：共挤模块，包括共挤复合装置和出料端分别与共挤复合装置的进料端密闭连接的第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机；层倍增器，其进料端与共挤复合装置的出料端密闭连接；静态混炼器，其进料端与层倍增器的出料端密闭连接。
6.制备方法包括，主体材料和混合有化学发泡剂的载体材料分别经由第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机熔融挤出，并分别挤入共挤复合装置，在共挤复合装置内形成由主体材料层和载体材料层组成的第一层状流体，第一层状流体随后进入层倍增器，经分割叠层形成由相互交替的至少四层主体材料层和至少四层载体材料层组成的第二层状流体，形成在厚度方向的微混合，第二层状流体再进入静态混炼器，被充分搅拌、剪切和混合后形成均一的微发泡材料熔融前体；经第二螺杆挤出机挤出的发泡剂在后续层叠及混炼进程中经进一步加热充分分解形成均匀分散的泡核；
7.主体材料与载体材料相容且载体材料熔点＜化学发泡剂分解温度＜主体材料熔点；
8.还包括挤出模头，微发泡材料熔融前体经挤出模头挤出后，迅速卸压，泡核得以长大，最终成型成塑料微发泡材料。
9.进一步的，挤出模头进料端还连接有另一共挤模块，用于形成多层板结构，多层板结构中的其中一层由微发泡材料熔融前体形成。
10.进一步的，挤出模头进料端还连接有另一共挤模块，该另一共挤模块与挤出模头
之间还设有另一层倍增器，用于根据需要形成不同结构层依次交替的多层板结构，且多层板结构中交替含有由微发泡材料熔融前体形成的微发泡层。
11.进一步的，基于不同的应用领域和使用需求，主体材料可以为聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯(pp)等。
12.进一步的，载体材料可以为塑料微发泡材料所属技术领域中任何与主体材料相容且能满足塑料微发泡材料应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.进一步的，基于不同的应用领域和使用需求，主体材料中可混合有填料、光扩散剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂等。
14.与现有技术相比，本发明取得了如下技术优势：化学发泡剂由低熔点载体携带，并与高熔点的主体材料分别通过两个螺杆挤出机熔融挤出并挤入密闭的共挤复合装置形成第一层状流体，再经层倍增器切割叠层，最后经混炼器混合，一方面避免载体材料熔融时发泡剂提前分解，在进入叠层共挤模块后化学发泡剂经进一步加热分解形成分散泡核，另一方面以层倍增器的分割叠层作用协同静态混炼器的混合剪切作用，使载体材料层与主体材料层充分混合，且气泡被多次剪切，进而形成微气泡均匀分布的微发泡板熔融前体，利于提高发泡可控性，获得气泡均匀分布的微发泡板。
附图说明
15.图1为本发明其中一个实施例中的微发泡材料的制备方法的机构示意图。
16.图2为本发明实施例中基于微发泡材料的制备方法获得的第一层状流体、第二层状流体和微发泡材料熔融前体的结构示意图。
17.图3为本发明另一实施例中的微发泡材料的制备方法的机构示意图。
18.图4为普通多层板的截面示意图。
19.图5为本技术混炼前多层板的截面示意图。
20.图6为本技术实施例中制得的发泡板的截面示意图。图7为本技术实施例中制得的发泡板的截面示意图。
21.图中附图标记为，1.第一螺杆挤出机，2.第二螺杆挤出机，3.共挤复合装置，4.层倍增器，5.静态混炼器，6.挤出模头，7.第三螺杆挤出机，8.另一共挤复合装置。
具体实施方式
22.本发明下面结合实施例作进一步详述：
23.其中一个实施例的微发泡装置，见图1，包括共挤模块、层倍增器4和静态混炼器5。
24.共挤模块，包括共挤复合装置3和出料端分别与共挤复合装置3的进料端密闭连接的第一螺杆挤出机1和第二螺杆挤出机2。具体的，共挤复合装置3设有第一进料口和第二进料口，共挤复合装置3的第一进料口与第一螺杆挤出机1的出料口密闭连接，第二进料口与第二螺杆挤出机2的出料口密闭连接。
25.层倍增器，其进料端与共挤复合装置3的出料端密闭连接；静态混炼器5，其进料端与层倍增器4的出料端密闭连接。
26.微发泡材料制备中，主体材料和混合有化学发泡剂的载体材料分别经由第一螺杆
挤出机1和第二螺杆挤出机2熔融挤出，进入共挤复合装置3，在共挤复合装置3内形成由主体材料层和载体材料层组成的第一层状流体见图2中2a所示，第一层状流体随后进入层倍增器4，经分割叠层形成由相互交替的多层主体材料层(至少4层)和多层载体材料层(至少4层)组成的第二层状流体当然这种交替的多层层数越多后期气泡分布越均匀，见图2中2b所示(以两层为例)，第二层状流体再进入静态混炼器5，与静态混炼器5的热表面接触、摩擦、剪切和充分混合后形成均一的微发泡材料熔融前体(见图2中2c所示)；经第二螺杆挤出机2挤出后，发泡剂在后续进程中经进一步加热充分分解形成均匀分散的泡核。
27.具体的，发泡剂可以基于熔融主体材料的热传导作用而受热分解，和/或基于在共挤复合装置3、倍增器和/或静态混炼器5中设置的加热装置加热分解。
28.主体材料与载体材料相容且载体材料熔点＜化学发泡剂分解温度＜主体材料熔点。
29.还包括挤出模头6，微发泡材料熔融前体经挤出模头6挤出后，迅速卸压，泡核得以长大，最终成型成塑料微发泡材料(见图6和图7，为两种不同材料柔软度的发泡板的泡孔结构和分布图，图6中标记处泡孔长轴尺寸476.04微米，短轴为115.09微米，图7标记处泡孔长轴尺寸为951.93微米，短轴尺寸为189.35微米)。
30.在另一实施例中，挤出模头6进料端还连接有另一共挤模块，用于根据形成多层板结构，多层板结构中的其中一层由微发泡材料熔融前体形成。例如，用于成型由非发泡层与发泡层组成的多层板结构，另一共挤模块则由第三螺杆挤出机7和另一共挤复合装置8构成，见图3所示。
31.在又一实施例中，挤出模头6进料端还连接有另一共挤模块，该另一共挤模块与挤出模头6之间还设有另一层倍增器4，用于根据需要形成不同结构层依次交替的多层板结构，且多层板结构中交替含有由微发泡材料熔融前体形成的微发泡层。例如，用于成型由相互交替的多层非发泡层与多层发泡层组成的多层板结构，当然根据另一挤出模块中共挤复合装置3进料口数量和与共挤复合装置3进料口数量匹配的螺杆挤出机的设置，可以实现含有多种结构层的多层板结构。
32.进一步的，基于不同的应用领域和使用需求，主体材料可以为聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯(pp)等。
33.进一步的，载体材料可以为塑料微发泡材料所属技术领域中任何与主体材料相容且能满足塑料微发泡材料应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.进一步的，基于不同的应用领域和使用需求，主体材料中可混合有填料、成核剂(例如碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、镁铝水滑石、聚二甲基硅氧烷等中的任意一种或几种)、光扩散剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂等。
35.化学发泡剂为：2，2'-偶氮二异亚硝基化合物、n,n'-二甲基-n,n'-二亚硝基对苯二甲酰、对甲苯磺酰肼、4，4
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氧化双苯磺酰肼、3，3
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二磺酰肼二苯砜、1，3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4，4
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氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪、5-苯基四唑中的任意一种。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
技术特征：
1.一种微发泡材料的制备方法，其特征在于：所用装置包括：共挤模块，包括共挤复合装置(3)和出料端分别与共挤复合装置(3)的进料端密闭连接的第一螺杆挤出机(1)和第二螺杆挤出机(2)；层倍增器(4)，其进料端与共挤复合装置(3)的出料端密闭连接；静态混炼器(5)，其进料端与层倍增器(4)的出料端密闭连接；制备方法包括，主体材料和混合有化学发泡剂的载体材料分别经由第一螺杆挤出机(1)和第二螺杆挤出机(2)熔融挤出，并分别挤入共挤复合装置(3)，在共挤复合装置(3)内形成由主体材料层和载体材料层组成的第一层状流体，第一层状流体随后进入层倍增器(4)，经分割叠层形成由相互交替的至少四层主体材料层和至少4层载体材料层组成的第二层状流体，第二层状流体再进入静态混炼器(5)，被充分搅拌、剪切和混合后形成均一的微发泡材料熔融前体；经第二螺杆挤出机(2)挤出后，发泡剂在后续进程中经进一步加热充分分解形成均匀分散的泡核；主体材料与载体材料相容且载体材料熔点＜化学发泡剂分解温度＜主体材料熔点；所用装置还包括挤出模头(6)，微发泡材料熔融前体经挤出模头(6)挤出后，迅速卸压，泡核得以长大，最终成型成塑料微发泡材料。2.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：挤出模头(6)进料端还连接有另一共挤模块，用于形成多层板结构，多层板结构中的其中一层由微发泡材料熔融前体形成。3.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：挤出模头(6)进料端还连接有另一共挤模块，该另一共挤模块与挤出模头(6)之间还设有另一层倍增器，用于制备不同结构层依次交替的多层板结构，且多层板结构中交替含有由微发泡材料熔融前体形成的微发泡层。4.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：主体材料为聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、pet中的任意一种。5.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：载体材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。6.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：主体材料中混合有填料、成核剂、光扩散剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂中的任意一种或多种。7.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于：化学发泡剂为：2，2'-偶氮二异亚硝基化合物、n,n'-二甲基-n,n'-二亚硝基对苯二甲酰、对甲苯磺酰肼、4，4
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氧化双苯磺酰肼、3，3
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二磺酰肼二苯砜、1，3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4，4
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氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪、5-苯基四唑中的任意一种。
技术总结
本发明属于塑料发泡技术领域，具体涉及一种微发泡材料的制备方法，包括：共挤模块，包括共挤复合装置和出料端分别与共挤复合装置的进料端密闭连接的第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机；层倍增器，其进料端与共挤复合装置的出料端密闭连接；静态混炼器，其进料端与层倍增器的出料端密闭连接。通过本发明装置，化学发泡剂由低熔点载体携带，并与高熔点的主体材料分别通过两个螺杆挤出机熔融挤出并挤入密闭的共挤复合装置形成第一层状流体，再经层倍增器切割叠层，最后经混炼器混合，实现对发泡剂更宽范围的选用，且发泡可控性强，实际气泡含量接近理论值，而且形成的塑料发泡材料中气泡分布更均匀。泡分布更均匀。泡分布更均匀。
