[发明专利]由消费后的薄片制备的多孔聚酯及由其制得产品的用途

说明书

本发明涉及聚酯基发泡材料的制备，所述发泡材料由预清洁的、混合的消费后的聚酯通过在挤出过程中提升特性粘度(IV)来制备，这种材料的制备以及由其制得产品的用途。

术语“消费后的(post-consumer)”定义为重新返回到使用中的、也就是在其首次使用后被回收的材料，例如PET瓶子。

发泡聚酯聚合物，例如聚酯泡沫或聚酯海绵，在与温度梯度的绝缘、噪声屏蔽，振动衰减、轻型结构等相关的很多应用中具有至关重要性。聚酯的发泡以及消费后的聚酯的应用是比较新的技术，仅可以找到少量的现有技术。

M&G Polimeri描述(EP 0866089)显著高于标准特性粘度(IV)树脂(IV＞1.2ml/g)对于聚酯的物理发泡是必需的，尤其是当针对低密度时。为了增强为形成发泡与防止瘪泡所必要的压力，高的粘度是必需的。

传统上，固相聚合被用来提高分子量并进而提高粘度到所需水平。

消费后的聚酯材料的重新利用不是新颖的。例如，使用消费后的原材料已经制造出模塑的固体和高密度片材。

CH686082与JP2000169613描述了这类产品的制备，但是仅限于模塑制品，这是因为在此过程中消费后的聚酯所能达到的低的特性粘度。

此外，消费后的聚酯、聚丙烯与填料的混合物可以用来使聚酯发泡(参见JP2001129867)，但是，消费后的聚酯的可能用量是非常有限的。

JP2003165861描述了利用消费后的材料使得聚酯树脂膨胀，但是仅限于使用熔体流动速率(MFR)＜＝20g/10分钟的增稠剂来提高特性粘度到所需水平的附加条件下，使用化学发泡剂。

上述方法中，不允许使用大量的消费后的聚酯，并且/或者与原始(virgin，或未消费的)聚酯材料相比，导致机械性能下降。

已经做了一些通过固相聚合来提高消费后的聚酯的特性粘度的工作，例如US6130261描述了通过稠化以及随后干燥材料来进行聚酯泡沫的回收，但是该方法需要花费几小时，仅限于发泡聚酯作为基体材料。

众所周知，由于聚酯的机械与热降解，挤出会降低特性粘度，这对于发泡而言是有害的。这使得使用消费后的聚酯非常困难，尤其对于需要高的特性粘度的发泡过程而言。

出人意料地发现，在泡沫挤出之前增加消费后的聚酯的挤出步骤，可以引起良好的发泡，与用原始聚酯材料制得的泡沫相当。

为了实现这个，消费后的聚酯需要预清洁掉灰尘与水分，然后在挤出机中混合和过滤。在这个步骤中，水分和氧气能够通过融化脱气除去，以防止材料进一步氧化和水解。另外，还可以加入链延长添加剂(chain extending additive)以提高特性粘度。随后进行造粒。

在随后的泡沫挤出过程中，需要加入链延长添加剂以提高特性粘度到1.2ml/g以上的水平。另外，还可以加入其他的添加剂，如成核剂、阻燃剂等，以调整泡沫的性能。

本发明关注发泡树脂或树脂混合物，其中大部分聚合物是由消费后的材料组成，例如清洗过的PET瓶子薄片。不同种类的消费后的原料会被评估并以不同的含量使用。在这个过程中，使用了活性添加剂(RA)，它在挤出时通过链延长与侧链支化以提高粘度(在欧洲专利申请09006678.8中描述为链延长浓缩)。在所述专利申请中，对这个过程的化学做了更详细的描述。

在所有下面的实验中，使用了来自Berstorff的改进的双螺杆挤出机。为了使PET发泡，挤出机安装了特殊的螺杆，具有大于2.0的压缩比和大于28的L/D。另外，为了防止气体从注射区域逆向倒流，需要使用反向元件。并且，在定量给料区域使用的进料管装备了能够控制振动频率的振动装置。这可以保证稳定进料无定形的消费后的聚酯瓶子薄片，并防止材料的桥接。

在熔融区域之后，在高压下注入物理发泡剂，随后，熔体通过螺杆元件和静态混合器进行混合。通过调整发泡剂的用量以达到目标密度。在挤出时，将发泡剂与聚合物的共混物冷却到接近结晶温度，并且，需要通过控制树脂粘度和共混物的温度来维持足够的压力。

在反应中，使用不同含量的活性添加剂(RA)以调节粘度和压力到足够的水平(典型地在挤出机机头测量最小60巴)。当共混物从挤出机出来时，压力的快速下降导致聚合物的快速发泡，其中泡沫的尺寸由具体的成核剂的用量控制：成核剂可以是无机材料、在这种情况下包含滑石的母粒、有机材料或气相材料。另外，在需要阻燃性能的应用中，还可以添加阻燃剂，如磷酸盐、卤素、硼酸盐、三聚氰胺或含有相似物的组分。泡沫随后被冷却，然后在实验室进行分析。在注入挤出机之前，所有的原料都要干燥至含有低于100ppm的水。