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生產發泡pvc的改進方法與由其獲得的基於發泡pvc的塑料材料的製作方法

2023-04-27 01:43:01 1

專利名稱:生產發泡pvc的改進方法與由其獲得的基於發泡pvc的塑料材料的製作方法
生產發泡PVC的改進方法與由其獲得的基於發泡PVC的塑料材料
本發明涉及製造發泡PVC的改進方法,尤其是由聚醯胺、聚醯亞胺、聚氯乙烯、多異氰和聚脲組成的IPN(互穿網絡)聚合物泡沫體。
本發明還延伸至基於通過該方法獲得的發泡PVC的塑料材料。
本發明的領域是用於製備發泡PVC的方法,該方法包括加熱在蓋子封閉的恆定體積模具中的起始混合物,以及隨後使所獲得的胚料膨脹。
特別是在由聚醯胺_聚醯亞胺-聚氯乙烯-多異氰和聚脲組成的IPN聚合物泡沫體的製造中(參見 D. Klempner, L. H. Sperling, L. A. Utracki 在 「Interpenetrating Polymer Networks」,vol239 ;American Chemical Society ;Ed. 1994 中對 IPN概念的描述),聚合、表面活性劑、化學發泡劑、異氰酸酯等的的初始混合物被注入模具。一旦模具通過合適的蓋子封閉,將混合物加熱,由此產生吹泡氣體,聚合物凝膠並發生期望的交聯反應,氣體進入由此獲得的交聯IPN分子內。該方法的這部分具體來說發生在封閉的模具內並處於恆定反應體積,通過氣體的形成和熱膨脹在模具內產生壓力。
然而,此處所述的已知技術存在弊端由於通過吹泡氣體的形成和塑料材料的加熱引起的膨脹,聚合物熔體與試劑的物質往往會膨脹,與由封閉模具的蓋子施加的作用相反。因此,該壓縮的熔融物質往往會膨脹,從模具上蓋子的封閉區域洩漏。結果,在採用此種成型技術的傳統製造方法中,會形成大量廢料,導致總體生產成本不期望地增加,而且還帶來與機械和環境衝擊相關的維護問題。
除這些缺陷之外,還存在成品的微孔結構劣化,尤其是與模具中塑料材料的滲漏相關。
製造發泡PVC的現有方法的另一缺點在於使用的大量化學發泡劑,這除了對環境有危害,而且還由於這些產品的製造、運輸和儲存複雜性而昂貴。
出版物EP 2039496 Al披露了製造橡膠的方法,其使用微球,它適於在硫化模具中起始混合物體積增加的作用下被破碎。根據該與發泡塑料材料無關的已知技術,模製的產品將微球以它們最終的並且必然是破碎的或坍塌的狀態摻入,這也是基於橡膠的最終產品的狀態。
因此,本發明的主要目的是提供一種製造發泡PVC、尤其是IPN聚合物泡沫體的新方法,其中,除了避免了成型過程期間熔融產物的損失,還甚至可以以比已知技術中用量少得多的化學發泡劑量來獲得具有期望密度值的發泡PVC。
本發明的另一目的是提供一種上述類型的方法,其能夠顯著減少成型階段出口處的廢品,因而使總體工廠管理成本和塑料材料生產對環境的衝擊都最小化。
本發明的目的還在於,通過避免與模具封閉區域相關的塑料材料微孔結構的強劣化,提聞最終廣品的質量。
這些和其它目的分別通過權利要求1、7、8的方法、聚合物混合物和發泡塑料材料得以實現。本發明的優選實實施方式在其餘權利要求中表示。
相較生產發泡塑料材料的已知技術,本發明的方法不僅避免了在成型期間熔融產品的損失,而且還使獲得的發泡PVC具有期望的密度值,但使用的化學發泡劑量比此類現有方法中使用的那些低得多。
尤其是,由於本發明方法中使用的化學發泡劑量顯著減少,本發明的方法不但減少了該類產品對環境的破壞,亦降低了發泡塑料材料的生產成本,因為化學發泡劑的生產、 運輸和儲存成本對發泡塑料材料有顯著影響。
本發明的另一項優點表現在所獲得的塑料材料的質量改進,這是基本上沒有微孔結構的劣化,以及通過封閉模具而形成。
本發明的方法還提供了這樣的優點由於在壓縮的聚合物物質中微粒的暫時收縮引起的體積補償,該方法可在比用於模具的一般值低的壓力下進行,隨之而來的優點也有該方法的操作條件相關。
此外,由於基本上沒有從模具損失塑料材料,廢產品的回收處理成本降低,並且廢產品對環境影響大大減少。
這些和其它目的、優點及特點由本發明的方法和發泡塑料材料優選實施方式的以下描述得到證明,所述實施方式在附圖
中以闡述和非限制性的目的顯示。在附圖中
-圖I示意性地展示了聚合物IPN泡沫體的結構;
-圖2展示了根據已知技術的發泡塑料材料在封閉模具中的加工實例的示意-圖3展示了發明方法中所使用的可壓縮材料的微粒的實例的詳細情況;
-圖4展示了本發明方法的示意圖。
如上圖I所示,本發明方法製造的聚合物IPN泡沫體通過使PVC的直鏈C穿入聚醯胺、聚醯亞胺、多異氰酸酯與聚脲的網狀結構R而獲得。
根據圖2所示的已知技術的方法,將起始聚合混合物的物質13a (PVC樹脂、酸酐、 異氰酸酯、化學發泡劑、表面活性劑與催化劑)被注入由蓋子11封閉的模具10,蓋子11由壓板12激活,當被加熱板14、15加熱並由於板12對過程反應引起的膨脹(尤其是由發泡氣體的微孔20的形成引起)施加的反向作用而壓縮時,混合物趨於強烈膨脹,直至克服模具10本體上的蓋子11的封閉作用。結果,模製產品的形成物質13b的聚合材料的一部分趨於隨著模具10本體上的蓋子11的封閉抵抗而排出(圖2箭頭F)。
既而最終產品13c具有由發泡氣體獨有的微孔20限定的密度,因此發泡氣體必須在起始混合物13a中以該目的所必要的高劑量存在。
根據本發明,為避免聚合物混合物從模具10的所述損失,並顯著降低用於在發泡聚合物中產出上述氣體微孔20的化學發泡劑的量,將中空微粒16以及在方法條件下可彈性與可逆壓縮的材料一起加入起始混合物中。在如圖3所示的實例中,這些微料由微球組成,所述微球由在方法條件下可彈性形變材料的外殼17形成,其內限定了填充有氣體18 (優選異戊烷)的空腔19,所述可彈性形變材料優選聚丙烯腈(PAN)或聚甲基丙烯腈 (PMAN)。使用上述可彈性形變材料形成微粒子16具有使它們能可逆壓縮的特別優點,從而使它們在起始聚合混合物的熱模製過程完成時恢復到它們的初始構造。這樣一來,微粒16 以它們的膨脹或最高的體積構型,在發泡塑料材料中,幫助提高最終製成品的密度與機械特性。
由於外殼17的彈性形變性質,以及空腔19內收集的氣體18的內在壓縮性,上述微粒16可在外部壓力作用下暫時收縮,從較大尺寸的初始形式A到較小尺寸的形式B,從 模具10中提取出時,通過在溼度下加熱模製的IPN物質,恢復到它們的初始構型A(圖3)。 尤其是,上述微粒16為優選具有35-55 u m直徑的微球的形式,對於本發明的應用,甚至是 直徑10-110 u m的微球也可以有利地使用。如圖4所更好顯示的,將聚合物混合物的初始物質13與可壓縮微粒一同以它們較 大體積的初始構型16A注入或澆注入模具。所述微粒尤其是與起始聚合物混合物的其它組 分一起均勻分散在聚合物混合物13的上述物質中。從這樣的初始構型開始,然後對注入模具10中的處於通過封閉蓋子11而具有恆 定體積的環境中的物質13加熱,由此通過化學發泡劑分解,並還通過IPN聚合物的凝膠化 和交聯反應而獲得氣體微孔20。與具有恆定體積的模具10上的蓋子11的封閉作用反向的由此發生在物質13上 的膨脹導致壓力升高,這導致分散在圖4的初始物質13內分散的上述微粒16暫時收縮。由於與具有恆定體積的模具10中收集的聚合物質量13中壓力提高的響應的如上 所述微粒16的收縮,這些從它們具有較大體積的初始構型16A轉化為體積減少的構型16B, 後者被稱為從模具10提取的聚合物物質13b (也稱為「胚料13b」)。此時在溼度環境(在爐21內在水蒸氣存在下,或通過浸入沸水浴)下加熱胚料 13b,直至通過恢復微粒16的初始體積A,以及由於發泡氣體微孔20形成的化學膨脹,獲得 具有期望密度的IPN聚合物的物質13c。根據優選實施方式,本發明的用於製造IPN聚合物泡沫體的起始混合物由以下組 成(按重量百分比計)
PYC35-60%
酸酐1-20%
異氰酸酯 20-50%
化學發泡劑 0. 5-7%
表面活性劑 0. 08-0. 8%
催化劑0. 02-0. 2%其中加入0. 05-0. 5%微球16。作為與已知技術的比較,具有以下成分
PVC45%
酸酐9%
異氰酸酯45%
表面活性劑0.5%
催化劑0 13%的起始混合物第一次僅用5. 5%的發泡劑處理(圖2的已知技術),第二次在0. 2%CN 102939329 A說明書4/4 頁微球存在下用2. 5%的發泡劑處理(本發明的方法,圖4)。在兩種情況下都獲得了密度為 45kg/m3的發泡IPN聚合物材料13c。但本發明的方法使具有期望密度水平的獲得的發泡材料(圖4的13c),其中化學發泡劑的用量僅是現有方法(圖2的發泡產品13c)所使用的一半,但是保持了最終成品機械性能不變,並且其在製得產品物質內的分布更加均勻。6·
權利要求
1.製造發泡PVC的方法,該方法是包括在封閉模具中加熱聚合物混合物物質(13)的類型,特徵在於,該方法包括(a)控制所述物質(13)的膨脹,所述膨脹是由於在具有由所述封閉模具(10)限定的恆定體積的環境中熱模製過程造成的,所述控制通過在所述聚合物混合物物質(13)中存在可壓縮材料的微粒(16)來獲得,所述可壓縮材料的微粒適於在由該物質(13)中的發泡氣體的微孔(20)的形成和膨脹所產生的壓力作用下從體積較大的初始形式(A)收縮到體積較小的形式⑶;和(b)使模製的膨脹材料的物質中含有的所述微粒(16)從它們的構型(B)膨脹到體積較大的初始構型(A),由此獲得的所述膨脹材料的密度由在所述膨脹材料的物質(13c)中同時存在的發泡氣體的微孔(20)和具有它們較大體積的構型(A)的所述微粒(16)確定。
2.根據權利要求I所述的方法,特徵在於,所述膨脹階段(b)在潮溼條件下進行。
3.根據權利要求I所述的方法,特徵在於,所述微粒(16)為微球的形式,所述微球由可形變塑料材料的外殼(17)組成,在所述外殼內限定含有氣體(18)的空腔(19)。
4.根據權利要求3所述的方法,特徵在於,所述微粒(16)的外殼(17)由聚丙烯腈或聚甲基丙烯腈組成,所述空腔(19)由異戊烷填充。
5.根據權利要求3或4所述的方法,特徵在於,所述微球的直徑為10-110μπι。
6.根據前述權利要求一項或多項所述的方法,特徵在於,所述聚合物混合物是用於製造IPN聚合物泡沫體的具有以下起始組成(w%)的混合物PVC35-60%1-20%20-50%O. 5-7%O. 08-0. 8% O. 02-0. 2%酸酐異氛酸釀發泡劑表面活性劑催化劑存在O. 05-0. 5%的微球(16)。
7.用於在封閉和加熱的模具中製造發泡PVC的起始聚合物混合物,特徵在於,其包含在根據前述權利要求1-6 —項或多項的方法中使用的可壓縮材料的微球(16)。
8.基於PVC的發泡塑料材料,特徵在於,其通過根據前述權利要求1-6—項或多項的方法以及權利要求7的聚合混合物獲得。
9.發泡PVC製成的產品,特徵在於,其使用權利要求8的塑料材料生產。
10.根據權利要求9的產品,特徵在於,其中所述發泡塑料材料由IPN聚合物泡沫體組成,所述IPN聚合物泡沫體含有處於它們較大體積的狀態(A)下的微粒(16)。
全文摘要
包括在封閉模具中加熱聚合物混合物物質(13)的類型的製造發泡PVC的方法,所述方法包括(a)控制由於在具有由所述封閉模具(10)限定的恆定體積的環境中熱模製過程造成的所述物質(13)的膨脹,所述控制通過在所述在聚合物混合物物質(13)中存在可壓縮材料的微粒來獲得,所述可壓縮材料的微粒適於在通過該物質(13)中的發泡氣體微孔(20)的形成和膨脹所產生的壓力作用下從體積較大的初始形式(A)收縮到體積較小的形式(B);和(b)使模製的膨脹材料中含有的所述微粒(16)從它們的構型B膨脹到體積較大的初始構型(A),由此獲得的所述膨脹的材料的密度上述所得發泡性材料的密度由所述膨脹的材料的物質(13c)同時存在的發泡氣體微孔(20)和具有它們較大體積的構型(A)的所述微粒(16)確定。相較製造發泡塑料材料的已知技術,本發明的方法不僅避免了成型方法中熔融體流失的形成,還使獲得的發泡PVC具有期望的密度值,但只使用比此類現有方法中使用的量少得多的化學發泡劑。
文檔編號B29C70/66GK102939329SQ201180028721
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月7日 優先權日2010年6月11日
發明者L·勞裡, E-L·M·彼得森, R·布雷山, S·M·哈米德 申請人:迪亞布國際股份公司

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