[发明专利]高发泡倍率PET制品及连续挤出制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子发泡材料制备技术领域，具体涉及一种高发泡倍率PET制品及连续挤出制备方法。

背景技术

目前国外以超临界流体制备PET发泡片材主要采用间歇法。美国的MicroGREEN公司以超临界CO₂作为发泡剂，采用所谓的半连续法，即超临界CO₂饱和PET实体片材为间歇过程，而升温发泡为连续过程，制备PET发泡片材。而以超临界流体制备PET发泡板材主要采用连续挤出法，以Airex、Armacell和Gruit三家外国公司为主要生产商。

根据PET原料熔体强度的不同，可将PET挤出发泡技术分为两类：一类采用改性完成的高熔体强度聚酯作为原料，其发泡为纯物理过程，对原料性能依赖较强；另一类采用普通瓶级或瓶级聚酯作为原料，发泡过程耦合多官能团改性剂与聚酯的扩链/支化反应过程，实现反应挤出与发泡一体化，其对改性剂的选择、母料的制备以及工艺过程设计要求较高。

由于普通的瓶级或瓶级聚酯切片已大规模商业化生产，产品供应市场稳定，价格低廉，而国内的高熔体强度聚酯切片生产厂家较少，且生产规模小、价格高、产品质量不稳定。因此，采用反应挤出与发泡一体化的技术路线可以有效降低对聚酯生产厂商的依赖，避免聚酯生产厂商的市场策略调整带来的冲击。国内现在对以超临界流体发泡PET的研究多停留在理论阶段，连续挤出生产片板材技术，特别是制备高倍率和宽幅的厚板材技术仍未见产业化。常规PET聚酯由于在工业熔融连续发泡过程中，熔体强度、熔体粘度和拉伸粘度较小，熔体流变性能较差，无法支撑泡孔的生长和定型；并且PET聚酯在高温下容易发生水解、热解和热氧化降解，导致发泡过程中得不到良好的泡孔。而物理回收法制得的PET聚酯因特性粘度低、杂质含量高，进一步加大了制备PET发泡制品的技术难度。因此，需对普通聚酯进行增黏改性，提高PET聚酯的分子量，拓宽分子量分布，增大长链支化程度，以获得具有良好泡孔结构的PET发泡制品。

中国专利CN101544812A公开了一种制备CPET发泡片材的方法，该方法通过发泡助剂使PET在挤出发泡过程中提高熔体粘度与强度，从而使得发泡剂产生的气体存留在片材基体中形成稳定的泡沫结构。但是，该方法使用的主要是化学发泡剂，而化学发泡剂在制备泡沫的过程中会有一部分残留在制品内，影响产品性能和使用安全。中国专利CN101885855A公开了一种PET泡沫片材的制备方法，该方法使用液体二氧化碳为发泡剂采用釜压法来制备PET发泡片材，但该方法不能实现连续化生产。中国专利CN102504498A公开了一种发泡PET片材及制备方法，是采用连续挤出发泡方法，但所发的泡沫是低倍率的，减重效果有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种原料成本低廉，制备过程简单，对设备要求低，发泡倍率高，泡孔尺寸均匀，可连续化工业生产，应用领域广泛的高发泡倍率PET制品及连续挤出制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高发泡倍率PET制品的连续挤出制备方法，包括以下步骤：

(1)将PET树脂进行固相缩聚反应，得到增黏PET树脂，再经过烘干后形成发泡原料树脂；

(2)将发泡原料树脂以及由扩链剂、成核剂和抗氧剂组成的粉剂混合均匀，加入挤出机中，并通入超临界CO₂，熔融反应并挤出发泡，制备得到所述的高发泡倍率PET制品。

作为优选的技术方案，所述的步骤(2)中的发泡原料树脂为100重量份，扩链剂为0.3～0.8重量份，抗氧剂为0.2～0.6重量份，成核剂为0.1～0.5重量份。

粉剂中各物质的比例以及粉剂与发泡原料树脂的质量比应控制在合理的范围内，粉剂的量太少则可能导致PET树脂加工过程中分解严重致使其融体强度不够，加入的量太多则会导致分散不均匀和浪费严重，甚至会降低PET的强度等力学性能。

本发明中的扩链剂和抗氧剂可以选用本领域常规的扩链剂和抗氧剂。

扩链剂中的两个酸酐基团与PET残留的端羟基或者加工过程中PET分解产生的羟基发生化学反应，起到偶联的作用，从而使产生长链支化结构，分子链变长，分子量增大，降低PET树脂的分解，从而保证其粘度和熔体强度，CO₂气体可以较好地存留在树脂融体中形成稳定的泡孔结构。

作为优选的技术方案，所述的扩链剂为四官能团扩链剂均苯四甲酸酐，所述的抗氧剂为市售的抗氧剂1010，所述的成核剂为滑石粉、碳酸钙、改性纳米蒙脱土、二氧化钛或二氧化硅中的任一种或几种的混合物。