[发明专利]一种半结晶聚合物原位发泡模塑成型方法

说明书

本发明公开一种半结晶聚合物原位发泡模塑成型方法，包括如下步骤：将半结晶聚合物树脂颗粒放入模具中，密封模具，将模具升温，通入物理发泡剂，使得模腔内压力达到一定值，使树脂颗粒在模具中饱和一定时间，物理发泡剂扩散进入树脂颗粒中达到饱和；然后打开排气阀使得模具中压力降低到大气压，吸附有物理发泡剂的树脂颗粒发泡；然后关闭物理发泡剂进气阀，打开加热介质进气阀，通入高压加热介质，树脂颗粒内部发泡剂压力升高进一步膨胀，且表面部分熔融，两者作用下使得发泡的树脂颗粒相互粘结在一起模塑成型得到与模具型腔一致的发泡制品。本发明的方法具有生产效率高、工艺简单、对物料要求低且能制备高发泡倍率复杂结构制件的优点。

技术领域

本发明涉及一种聚合物发泡成型方法，特别是一种半结晶聚合物原位发泡模塑成型方法。

背景技术

聚合物发泡材料内部的泡孔结构赋予材料特殊的性能，如隔热性、缓冲吸能性及轻质等，在建筑保温、汽车工业、航空航天、风电新能源等方面得到广泛应用。而热塑性弹性体发泡材料使其轻量化的同时，更使其具有优异的回弹性和吸能性，在运动器材、鞋材及汽车内饰等方面具有广阔应用前景。

现有技术中半结晶的热塑性聚合物发泡材料主要采用挤出发泡、注塑发泡、模压发泡、釜压发泡及交联发泡等工艺成型。具体地：

挤出发泡是将热塑性聚合物树脂与发泡添加剂(包括成核剂、泡孔稳定剂、化学发泡剂)和其他助剂(热稳定剂、阻燃剂、着色剂)混合后加入挤出机中，实现聚合物的熔融及各组分的均匀混合，利用化学发泡剂热分解形成的气体使聚合物从挤出口模出来后发泡，经冷却定型得到最终发泡制品；或通过安装在挤出机筒上的注气装置，将物理发泡剂，如含氟氯氟烃、低分子量烷烃、CO₂，N₂等计量泵送入挤出机内的聚合物熔体中，通过挤出螺杆的混合作用形成含气的聚合物熔体，在口模出口处溶解的发泡剂相分离发泡，定型得到发泡制品。挤出发泡可以实现连续生产，具有生产效率高、成本低等优点。但挤出发泡对聚合物材料的性能具有非常高的要求，为了实现连续稳定生产，得到性能优异的发泡制品，通常要求聚合物材料具有较高的熔体强度，也就是要求半结晶聚合物具有长支链或微交联结构；且具有一定的结晶度以保持制品定型不收缩。另外，挤出发泡过程聚合物经历了较高的热历程和剪切历程，使得材料在加工过程中降解，性能降低。

注塑发泡是指将热塑性聚合物树脂与发泡添加剂(包括成核剂、化学发泡剂)和其他助剂(阻燃剂、着色剂等)通过加料口加入塑化的螺杆机筒中，实现熔融塑化，然后注射入模具中发泡成型为具有一定形状的发泡制品。或者通过安装在机筒上的注气装置将物理发泡剂，如CO₂或N₂等计量泵送到聚合物熔体中。注塑发泡通常生产流程较短，可制备造型复杂的发泡制件，但由于注塑螺杆的混合能力较差，因此发泡剂的用量非常低，只能制备发泡倍率低于2倍的制品，且制件表面有明显的流痕缺陷，限制了注塑发泡的广泛应用。