一种超临界流体聚合物微孔发泡物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种超临界流体聚合物微孔发泡物及其制备方法 (Supercritical fluid polymer microcellular foam and preparation method thereof ) 是由 胡志飞 郑孙兴 李图文 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超临界流体聚合物微孔发泡物及其制备方法,涉及微孔发泡物技术领域,其技术方案要点包括如下重量份的组分：聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60-80份；热塑性聚酯弹性体20-40份；物理发泡剂20-25份；双氧水1.2-2.6份。本发明通过采用聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体、物理发泡剂和双氧水作为组成成分以设定比例混合后,制备获得有效减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物,进而在氧离子、氢离子、过氧氢根离子的结合下,产生的氧气溢出和水在高温下蒸发,获得密度提升的胚体；以便在反应釜中发泡和冷却成型为显著减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物,并使得该超临界流体聚合物微孔发泡物具有提升产品产量和显著降低能耗的效果。(The invention discloses a supercritical fluid polymer microcellular foam and a preparation method thereof, relating to the technical field of microcellular foam, and the key points of the technical scheme are that the supercritical fluid polymer microcellular foam comprises the following components in parts by weight: 60-80 parts of polyethylene-vinyl acetate copolymer; 20-40 parts of a thermoplastic polyester elastomer; 20-25 parts of a physical foaming agent; 1.2 to 2.6 portions of hydrogen peroxide. According to the invention, after polyethylene-vinyl acetate copolymer, thermoplastic polyester elastomer, physical foaming agent and hydrogen peroxide are used as components and mixed according to a set proportion, supercritical fluid polymer microporous foaming matter with effectively reduced density is prepared, and then under the combination of oxygen ions, hydrogen ions and peroxyhydrogen ions, generated oxygen overflows and water evaporates at high temperature, so that a blank with improved density is obtained; so as to foam and cool in the reaction kettle to form the supercritical fluid polymer microcellular foam with obviously reduced density, and the supercritical fluid polymer microcellular foam has the effects of improving the product yield and obviously reducing the energy consumption.)
技术领域
本发明涉及微孔发泡物技术领域，更具体地说它涉及一种超临界流体聚合物微孔发泡物及其制备方法。
背景技术
发泡物的制备过程中当中，通常需要采用发泡剂。发泡剂包括物理发泡剂和化学发泡剂两个类型。
在通过物理发泡剂制备时，需要采用相适应的物理发泡法。简单地讲，物理发泡法就是利用物理的方法来使塑料发泡，一般有三种方法：(1)先将惰性气体在压力下溶于塑料熔体或糊状物中，再经过减压释放出气体，从而在塑料中形成气孔而发泡；(2)通过对溶入聚合物熔体中的低沸点液体进行蒸发使之汽化而发泡；(3)在塑料中添加空心球而形成发泡体而发泡等。
因此，物理发泡法所用的物理发泡剂成本相对较低，尤其是二氧化碳和氮气的成本低，又能阻燃、无污染，因此应用价值较高；而且物理发泡剂发泡后无残余物，对发泡塑料性能的影响不大。但是它需要专用的注塑机以及辅助设备，技术难度很大。
在通过化学发泡剂制备时，需要采用相适应的化学发泡法。简单地讲，化学发泡法是利用化学方法产生气体来使塑料发泡：对加入塑料中的化学发泡剂进行加热使之分解释放出气体而发泡；另外也可以利用各塑料组分之间相互发生化学反应释放出的气体而发泡。
在现有技术中，无论是采用化学发泡还是物理发泡，均需要采用发泡模具进行，进而导致产品的产量低下且能耗较高，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种超临界流体聚合物微孔发泡物，该超临界流体聚合物微孔发泡物具有提升产品产量、降低能耗和减小密度的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种超临界流体聚合物微孔发泡物，包括如下重量份的组分：
聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60-80份；
热塑性聚酯弹性体20-40份；
物理发泡剂20-25份；
双氧水1.2-2.6份。
本发明进一步设置为：所述物理发泡剂包括按重量份比为1:1.3-1.8的碳酸钙和空心玻璃微珠。
本发明进一步设置为：所述物理发泡剂由前期处理获得，所述前期处理包括将所述碳酸钙和空心玻璃微珠经混合后，依次经过320-440℃煅烧和清水浇淋降温至50-80℃的多次循环获得。
本发明进一步设置为：还包括按重量份为2.1-2.5份的硅油；所述硅油与所述聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和所述热塑性聚酯弹性体共混后熔融获得发泡熔融体。
本发明进一步设置为：所述双氧水用于与所述物理发泡剂在常温下搅拌混合获得添加剂。
本发明的第二个目的在于提供一种超临界流体聚合物微孔发泡物的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体和硅油共混熔融获得发泡熔融体；
将物理发泡剂和双氧水在常温下搅拌混合获得添加剂；
将发泡熔融体和添加剂通过电离装置后冷却成胚体；
将胚体置入反应釜中发泡，并冷却成型。
本发明进一步设置为：所述熔融的温度为140℃，所述反应釜的发泡压力为16-30MPa，发泡时间为1-3h，发泡温度为130-140℃。
本发明进一步设置为：所述电离装置包括：
头部，用于发泡熔融体的进料；
尾部，用于出料；
传送螺杆，用于将发泡熔融体从头部向尾部传送，并对发泡熔融体电离形成带电体；
加料部，用于导入添加剂，使添加剂与发泡熔融体混合。
本发明进一步设置为：所述传送螺杆设置有螺旋传送叶，所述螺旋传送叶沿所述传送螺杆的轴线方向螺旋缠绕在所述传送螺杆上，且所述螺旋传送叶设置有多条从所述螺旋传送叶两侧对称穿出的螺旋翅体，所述螺旋翅体接电。
本发明进一步设置为：所述反应釜采用超临界二氧化碳、超临界氮气和超临界氧化氮中的至少一种作为超临界流体使用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过采用聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体、物理发泡剂和双氧水作为组成成分以设定比例混合后，制备获得有效减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物；与此同时，在该超临界流体聚合物微孔发泡物的制备过程中，首先通过多次循环的煅烧和浇淋的方式对碳酸钙和空心玻璃微珠进行表面处理，并在结合双氧水后，与发泡熔融体混合，且在混合的过程中，由于双氧水受热分解，形成的氧离子、氢离子、过氧氢根离子与发泡熔融体电离形成的带电体结合，进而在氧离子、氢离子、过氧氢根离子的结合下，产生的氧气溢出和水在高温下蒸发，获得密度提升的胚体；以便在反应釜中发泡和冷却成型为显著减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物，并使得该超临界流体聚合物微孔发泡物具有提升产品产量和显著降低能耗的效果。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图。
附图标记说明：1、头部；2、尾部；3、传送螺杆；31、螺旋传送叶；311、螺旋翅体；4、加料部。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图对本发明作进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下针对本发明实施例的超临界流体聚合物微孔发泡物及其制备方法进行具体说明：
一种超临界流体聚合物微孔发泡物，包括如下重量份的组分：60-80份聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20-40份热塑性聚酯弹性体、20-25份物理发泡剂、2.1-2.5份的硅油和1.2-2.6份双氧水。
其中，物理发泡剂包括按重量份比为1:1.3-1.8的碳酸钙和空心玻璃微珠。且物理发泡剂由前期处理获得。前期处理包括将碳酸钙和空心玻璃微珠经混合后，依次经过320-440℃煅烧和清水浇淋降温至50-80℃的多次循环获得。循环的次数至少为3次，并当循环次数为5次时，达到最佳的处理效果。
硅油用于与聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和热塑性聚酯弹性体共混后熔融获得发泡熔融体。
双氧水用于与物理发泡剂在常温下搅拌混合获得添加剂。
一种超临界流体聚合物微孔发泡物的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体和硅油共混后以140℃的温度进行熔融，并获得发泡熔融体；
将物理发泡剂和双氧水在常温下搅拌混合获得添加剂；
将发泡熔融体和添加剂通过电离装置后冷却成胚体；
将胚体置入发泡压力为16-30MPa的反应釜中发泡，反应釜采用超临界二氧化碳、超临界氮气和超临界氧化氮中的至少一种作为超临界流体使用，发泡时间为1-3h，发泡温度为130-140℃，并在发泡完成后冷却成型。
需要提及的是，如图1所示，电离装置包括用于发泡熔融体的进料的头部1、用于出料的尾部2、用于将发泡熔融体从头部1向尾部2传送，并对发泡熔融体电离形成带电体的传送螺杆3以及用于导入添加剂，使添加剂与发泡熔融体混合的加料部4。
其中，传送螺杆3设置有螺旋传送叶31。螺旋传送叶31沿传送螺杆3的轴线方向螺旋缠绕在所述传送螺杆3上，且螺旋传送叶31设置有多条从螺旋传送叶31两侧对称穿出的螺旋翅体311。螺旋翅体311接电，以便与发泡熔融体在充分接触后，实现充分的电离。
实施例一
一种超临界流体聚合物微孔发泡物，包括如下重量份的组分：60份聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份热塑性聚酯弹性体、20份物理发泡剂、2.1份的硅油和1.2份双氧水。
其中，物理发泡剂包括按重量份比为1:1.3的碳酸钙和空心玻璃微珠。且物理发泡剂由前期处理获得。前期处理包括将碳酸钙和空心玻璃微珠经混合后，在三次循环经过320℃煅烧和清水浇淋降温至50℃的操作后获得。
硅油用于与聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和热塑性聚酯弹性体共混后熔融获得发泡熔融体。
双氧水用于与物理发泡剂在常温下搅拌混合获得添加剂。
一种超临界流体聚合物微孔发泡物的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体和硅油共混后以140℃的温度进行熔融，并获得发泡熔融体；
将物理发泡剂和双氧水在常温下搅拌混合获得添加剂；
将发泡熔融体和添加剂通过电离装置后冷却成胚体；
将胚体置入发泡压力为16MPa的反应釜中发泡，反应釜采用超临界二氧化碳、超临界氮气和超临界氧化氮中的至少一种作为超临界流体使用，发泡时间为1h，发泡温度为130℃，并在发泡完成后冷却成型。
需要提及的是，如图1所示，电离装置包括用于发泡熔融体的进料的头部1、用于出料的尾部2、用于将发泡熔融体从头部1向尾部2传送，并对发泡熔融体电离形成带电体的传送螺杆3以及用于导入添加剂，使添加剂与发泡熔融体混合的加料部4。
其中，传送螺杆3设置有螺旋传送叶31。螺旋传送叶31沿传送螺杆3的轴线方向螺旋缠绕在所述传送螺杆3上，且螺旋传送叶31设置有多条从螺旋传送叶31两侧对称穿出的螺旋翅体311。螺旋翅体311接电，以便与发泡熔融体在充分接触后，实现充分的电离。
实施例二
一种超临界流体聚合物微孔发泡物，包括如下重量份的组分：70份聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、30份热塑性聚酯弹性体、23份物理发泡剂、2.3份的硅油和1.9份双氧水。
其中，物理发泡剂包括按重量份比为1:1.5的碳酸钙和空心玻璃微珠。且物理发泡剂由前期处理获得。前期处理包括将碳酸钙和空心玻璃微珠经混合后，在五次循环经过380℃煅烧和清水浇淋降温至65℃的操作后获得。
硅油用于与聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和热塑性聚酯弹性体共混后熔融获得发泡熔融体。
双氧水用于与物理发泡剂在常温下搅拌混合获得添加剂。
一种超临界流体聚合物微孔发泡物的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体和硅油共混后以140℃的温度进行熔融，并获得发泡熔融体；
将物理发泡剂和双氧水在常温下搅拌混合获得添加剂；
将发泡熔融体和添加剂通过电离装置后冷却成胚体；
将胚体置入发泡压力为23MPa的反应釜中发泡，反应釜采用超临界二氧化碳、超临界氮气和超临界氧化氮中的至少一种作为超临界流体使用，发泡时间为2h，发泡温度为135℃，并在发泡完成后冷却成型。
需要提及的是，如图1所示，电离装置包括用于发泡熔融体的进料的头部1、用于出料的尾部2、用于将发泡熔融体从头部1向尾部2传送，并对发泡熔融体电离形成带电体的传送螺杆3以及用于导入添加剂，使添加剂与发泡熔融体混合的加料部4。
其中，传送螺杆3设置有螺旋传送叶31。螺旋传送叶31沿传送螺杆3的轴线方向螺旋缠绕在所述传送螺杆3上，且螺旋传送叶31设置有多条从螺旋传送叶31两侧对称穿出的螺旋翅体311。螺旋翅体311接电，以便与发泡熔融体在充分接触后，实现充分的电离。
实施例三
一种超临界流体聚合物微孔发泡物，包括如下重量份的组分：80份聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、40份热塑性聚酯弹性体、25份物理发泡剂、2.5份的硅油和2.6份双氧水。
其中，物理发泡剂包括按重量份比为1:1.8的碳酸钙和空心玻璃微珠。且物理发泡剂由前期处理获得。前期处理包括将碳酸钙和空心玻璃微珠经混合后，依次经过440℃煅烧和清水浇淋降温至80℃的多次循环获得。循环的次数至少为3次，并当循环次数为5次时，达到最佳的处理效果。
硅油用于与聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和热塑性聚酯弹性体共混后熔融获得发泡熔融体。
双氧水用于与物理发泡剂在常温下搅拌混合获得添加剂。
一种超临界流体聚合物微孔发泡物的制备方法，包括如下步骤：
将聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体和硅油共混后以140℃的温度进行熔融，并获得发泡熔融体；
将物理发泡剂和双氧水在常温下搅拌混合获得添加剂；
将发泡熔融体和添加剂通过电离装置后冷却成胚体；
将胚体置入发泡压力为30MPa的反应釜中发泡，反应釜采用超临界二氧化碳、超临界氮气和超临界氧化氮中的至少一种作为超临界流体使用，发泡时间为3h，发泡温度为140℃，并在发泡完成后冷却成型。
需要提及的是，如图1所示，电离装置包括用于发泡熔融体的进料的头部1、用于出料的尾部2、用于将发泡熔融体从头部1向尾部2传送，并对发泡熔融体电离形成带电体的传送螺杆3以及用于导入添加剂，使添加剂与发泡熔融体混合的加料部4。
其中，传送螺杆3设置有螺旋传送叶31。螺旋传送叶31沿传送螺杆3的轴线方向螺旋缠绕在所述传送螺杆3上，且螺旋传送叶31设置有多条从螺旋传送叶31两侧对称穿出的螺旋翅体311。螺旋翅体311接电，以便与发泡熔融体在充分接触后，实现充分的电离。
对比例一
对比例一与实施例二的区别在于，对比例一未添加双氧水。
对比例二
对比例二与实施例二的区别在于，对比例二中的物理发泡剂未经过前期处理。
对比例三
对比例三与实施例二的区别在于，对比例三中的螺旋翅体未接电。
性能测试
1.密度测试：按照ASTM D1622进行测试；
2.压缩强度：按照GB/T 1453-2005进行测试；
3.膨胀体积倍数：以康耐视3D-A1000测量。
表一 实施例一至四的性能测试结果
综上，本申请通过采用聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚酯弹性体、物理发泡剂和双氧水作为组成成分以设定比例混合后，制备获得有效减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物；与此同时，在该超临界流体聚合物微孔发泡物的制备过程中，首先通过多次循环的煅烧和浇淋的方式对碳酸钙和空心玻璃微珠进行表面处理，并在结合双氧水后，与发泡熔融体混合，且在混合的过程中，由于双氧水受热分解，形成的氧离子、氢离子、过氧氢根离子与发泡熔融体电离形成的带电体结合，进而在氧离子、氢离子、过氧氢根离子的结合下，产生的氧气溢出和水在高温下蒸发，获得密度提升的胚体；以便在反应釜中发泡和冷却成型为显著减小密度的超临界流体聚合物微孔发泡物，并使得该超临界流体聚合物微孔发泡物具有提升产品产量和显著降低能耗的效果。
本申请涉及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。