一種高分子發(fā)泡材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱塑性高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高分子發(fā)泡材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對雙活性端基聚合物這類熱塑性材料一般采用發(fā)泡劑發(fā)泡。發(fā)泡劑分為物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑。物理發(fā)泡劑有:氯氟烴類、烴類和壓縮氣體(如氮氣和co2)。這類發(fā)泡劑的使用要求是:其溫度和壓力必須保證發(fā)泡劑以液態(tài)形式與塑料混合。當改變溫度和/或壓力時就可使發(fā)泡劑發(fā)生汽化，即開始發(fā)泡?；瘜W發(fā)泡劑可以分成二個主要類型:有機化學品和無機化學品。有機化學發(fā)泡劑品種非常多，而無機化學發(fā)泡劑則種類有限。最早的化學發(fā)泡劑是簡單的無機碳酸鹽和碳酸氫鹽。這類化學品加熱后會放出CO2，它們最后被碳酸氫鹽和檸檬酸的混配物取代了，因為后者的預后效果要好得多。當今更優(yōu)秀的無機發(fā)泡劑，其化學機理基本與上述相同，是聚碳酸類(Poly — carbonicacids)和碳酸鹽類混用。聚碳酸的分解是吸熱反應(yīng)，在320F左右，每克酸可放出10cc.左右的CO2，進一步加熱至390F左右時，將會放出更多的氣體。這一分解反應(yīng)的吸熱性質(zhì)可能帶來某種程度的好處，因為在發(fā)泡過程中散除熱量是個大問題。除了作為發(fā)泡的氣體來源，這類物質(zhì)時常還用作物理發(fā)泡劑的核化劑。據(jù)信，這類化學發(fā)泡劑分解時形成的最初的泡孔，為隨后物理發(fā)泡劑放出的氣體提供了遷移的場所。
[0003]與無機發(fā)泡劑相反，可供選擇的有機化學發(fā)泡劑品種繁多，物理形態(tài)也各自不同。過去一些年來曾評價過數(shù)百種可能用作發(fā)泡劑的有機化學品。用來評判的準則也很多。最重要的幾條是:在可控制速度和可預計溫度的條件下，所釋放的氣體不僅量大，而且再現(xiàn)性好；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和固體均為無毒者，而且對于發(fā)泡的聚合物不能有任何不良影響，例如，產(chǎn)生顏色或不良氣味。
[0004]由于雙活性端基聚合物熔體粘度偏低加上對水分溫度非常敏感，實際上這類物質(zhì)只能在某些特定的高粘度牌號或特定條件下下才能實現(xiàn)發(fā)泡，為了解決這類物質(zhì)特別是其回收廢料和混合回收廢料的發(fā)泡技術(shù)難題本發(fā)明將反應(yīng)性擠出和反應(yīng)性發(fā)泡融為一體，起泡物質(zhì)為CO2,無毒無味無害、很好地解決了這一難題，并取得了具有優(yōu)異性能的新的高分子發(fā)泡材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明采用的多異氰酸酯既可與雙活性端基聚合物中殘留的微量水反應(yīng)釋放CO2同時也避免了水分對擠出機中的高溫物料的降解，同時也可利用異氰酸酯基團與雙活性端基反應(yīng)從而達到快速擴鏈增加溶體強度，另外異氰酸酯基團也能與活性端基中的羧基反應(yīng)并脫去CO2，這些擠出機反應(yīng)體系中產(chǎn)生的CO2充當了發(fā)泡劑，在物料通過模頭擠出后就獲得了本發(fā)明所述的發(fā)泡材料。
[0006]本發(fā)明中進一步添加了多官能團化合物及二官能團及以上酸酐化合物、二官能團及以上環(huán)氧化合物、雙噁唑啉類化合物可在反應(yīng)體系中形成微支化結(jié)構(gòu)進一步提高分子量，增加溶體強度以獲得高品質(zhì)的發(fā)泡材料。
[0007]本發(fā)明中還添加了增強劑、阻燃劑、結(jié)晶成核劑和促進劑、增韌劑、填充劑、抗氧劑等組分提高了發(fā)泡材料的強度和韌性，增加了阻燃性能等特性。進一步提高了本發(fā)明高分子發(fā)泡材料的使用性能。
[0008]本發(fā)明不僅對雙活性端基聚合物新料適用，也同時對其廢料和廢料再生料適用。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種高分子發(fā)泡材料，按質(zhì)量分數(shù)含量由以下組分組成:
100份雙活性端基聚合物
0.1-20份二官能團及以上異氰酸酯
0-5份多官能團化合物一種或幾種
0-5份二官能團及以上酸酐化合物、二官能團及以上環(huán)氧化合物、雙噁唑啉類化合物中的一種或數(shù)種
0-100份增強劑
0-100份阻燃劑
0-20份結(jié)晶成核劑和促進劑
0-100份增韌劑
0-100份填充劑
0-5份抗氧劑。
[0010]上述組分組成中雙活性端基聚合物指的是聚合物分子鏈兩端分別為羥基或氨基或羧基的聚合物中的一種或幾種，包括但不限于聚酯樹脂(如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸1.3丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚芳酯、脂肪族聚酯樹脂等)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚乳酸。也包括主要成分為上述類別的廢料或廢料再生料。
[0011]上述組分組成中二官能團及以上異氰酸酯為分子結(jié)構(gòu)中包含兩個及以上異氰酸酯基團的化合物中的一種或幾種。如:4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，2’_ 二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4’ - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、4，2’ - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、3-異氰酸酯基亞甲基_3，5，5-三甲基環(huán)己基異氰酸酯、多亞甲基多苯基異氰酸酯、聚亞甲基二苯基二異氰酸酯。
[0012]上述組成中多官能團化合物為結(jié)構(gòu)中具有3個及以上的活性官能團(如羥基、氨基、羧基)的化合物中的一種或幾種，包括但不限于多元醇類(如甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、丁三醇、丁四醇、季戊四醇、雙季戊四醇、環(huán)己六醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇、聚乙烯醇)、多元酸類(如羥基丙二酸、二羥甲基丙酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸、葡糖酸、檸檬酸、萘四甲酸、聚丙烯酸)、糖類(如木糖、核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、海藻糖、麥芽糖)、多元胺類(三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺、多亞乙基多胺、六次甲基四胺)、乙二胺四乙酸、乙二胺二鄰苯基乙酸、1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7，10-四羧酸、二乙烯五乙酸、天冬氨酸、馬來酸、丙烯酸、蘋果酸、甘氨酸、乙醇酸、亞氨基二乙酸、次氮基三乙酸、α -氨基丙酸、β -氨基丙酸、亞氨基二丙酸、富馬酸、聚丙烯酰胺、谷氨酸N，N- 二乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、乙二胺二琥珀酸、甲基甘氨酸N，N- 二乙酸、三聚氰胺六乙酸。
[0013]上述組成中二官能團及以上酸酐化合物為以下化合物中的一種或幾種。如鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、3，4，9，10-茈四甲酸三酐、均苯四甲酸三酐、苯六甲酸三酐、1,4，5，8-萘四甲酸酐。
[0014]上述組分組成中二官能團及以上環(huán)氧化合物為分子結(jié)構(gòu)中包含二個及以上個環(huán)氧基團的化合物，如:2，2’-[(1-甲基亞乙基)雙(4，1-環(huán)亞己基氧基亞甲基)]雙環(huán)氧乙烷、3，4-環(huán)氧基環(huán)己基甲酸_3’，4’ -環(huán)氧基環(huán)己基甲酯、乙二醇二縮水甘油醚、1，3-丙二醇二縮水甘油醚、I，3- 丁二醇二縮水甘油醚、I，4- 丁二醇二縮水甘油醚、I，5-戊二醇二縮水甘油醚、1，2-戊二醇二縮水甘油醚、2，4-戊二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、1，2-己二醇二縮水甘油醚、1，5-己二醇二縮水甘油醚、2，5-己二醇二縮水甘油醚、2-乙基-1，3-己二醇二縮水甘油醚、1，7-庚二醇二縮水甘油醚、1，2-辛二醇二縮水甘油醚、1，8-辛二醇二縮水甘油醚、I，9-壬二醇二縮水甘油醚、I，10-癸二醇二縮水甘油醚、I，2-癸二醇二縮水甘油醚、I，12-十二碳二醇二縮水甘油醚、I，2-十二碳二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷二縮水甘油醚、1，1，1-三(羥甲基)乙烷二縮水甘油醚、季戊四醇二縮水甘油醚、山梨醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、二溴新戊二醇二縮水甘油醚、氫醌二縮水甘油醚、苯二甲酚二縮水甘油醚、雙酚A 二縮水甘油醚、氫化雙酚A 二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、((CH2CH20)n，η = 2?400)、聚丙二醇二縮水甘油醚、((CH3)CH2CH20)n, η = 2?100)、丙三醇三縮水甘油醚、二丙三醇三縮水甘油醚、季戊四醇三縮水甘油醚、山梨醇三縮水甘油醚、丙三醇丙氧基化物三縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、1，1，1-三(羥甲基)乙烷三縮水甘油醚、1，1，1-三(羥苯基)乙烷三縮水甘油醚、三羥甲基硝基甲烷三縮水甘油醚、三(2，3_環(huán)氧丙基)異氰脲酸酯、氟代糖醇三縮水甘油醚、Ν，Ν-二縮水甘油基-4-縮水甘油基氧代苯胺、表氯醇和1，3，5_三(2-羥乙基)氰脲酸的反應(yīng)物、表氯醇和三(羥甲基)氨基甲烷的反應(yīng)物、山梨醇四縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚、聚甘油四縮水甘油醚、4，4-亞甲基雙(N，N-二縮水甘油基苯胺)、硅烷五縮水甘油醚、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、4，5-環(huán)氧環(huán)己烷-1，2-二甲酸二縮水甘油酯、己二酸二縮水甘油酯、間苯二甲酸二縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、癸二酸二縮水甘油酯、異氰脲酸三縮水甘油酯、4，4’ - 二氨基二苯基甲烷四縮水甘油胺、間苯二甲胺四縮水甘油胺、二縮水甘油二甘醇胺、N，N (縮-二水甘油基)苯胺等等。
[0015]上述組分組成中雙噁唑啉類化合物為分子結(jié)構(gòu)中包含二個噁唑啉基團的化合物中的一種或幾種，如雙惡唑啉基苯、2，2-雙(2-惡唑啉)、2，2-(1，3_苯撐)-雙(2-惡唑啉)。
[0016]所述增強劑為玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、碳纖維、氮化鋁晶須、氧化鋁晶須，碳化硅晶須、氮化硅晶須、鈦酸鉀晶須、硫酸鈣晶須(無水)、碳酸鎂(無水)晶須、硼酸鋁晶須、氧化鋅晶須、氧化鎂晶須、硫酸鈣晶須、碳酸鈣晶須、二氧化鋯晶須、硅晶須中以及上述材料經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后的一種或數(shù)種。
[0017]上述組成中阻燃劑為以下物