專利名稱：載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應用。
背景技術：
聚合物發(fā)泡技術是近年來發(fā)展較快的領域。這一技術是制備一種含泡孔，比重比原聚合物小的材料，除了具有更大體積使材料成本下降這一直接效果外，同時賦予這種新材料許多與原聚合物不同的性能，如吸收沖擊和振動能量的能力顯著提高等。目前聚合物發(fā)泡所使用的發(fā)泡劑有兩種。一種是化學發(fā)泡劑，它是通過化學反應放出氣體，它的特點是材料的可放置時間較長，但成本較高；另一種是物理發(fā)泡劑，它是通過外界環(huán)境(如溫度、壓力等)的變化，使發(fā)泡劑的物理狀態(tài)發(fā)生變化，產生發(fā)泡作用，它的特點是成本較低，但一般情況下很難在制備好發(fā)泡材料后再放置較長時間(即很難在地發(fā)泡之前存在于聚合物內較長時間)，所以只能在發(fā)泡之前現(xiàn)場與聚合物混合，但聚苯乙烯(PS)是一個特例。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種載體發(fā)泡劑的制備方法，同時提供上述載體發(fā)泡劑在聚合物中的應用。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑的制備方法，其步驟如下①選用與發(fā)泡劑相適應的分子篩粉末或多孔物質粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末；②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑。
上述方法步驟①中所選用的分子篩粉末或多孔物質粉末的顆粒度為40目至1000目。
上述方法步驟①中粉末灼燒時間為1至5小時。
上述方法步驟①中粉末的灼燒溫度為200至600℃。
上述方法步驟②中物理發(fā)泡劑可選擇無機、有機、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
使用分子篩或多孔材料作為發(fā)泡劑載體，使用前經(jīng)過必要的處理。載體的選擇要根據(jù)所要使用的發(fā)泡劑分子的大小和極性及所用于的聚合物及發(fā)泡條件(如發(fā)泡溫度)、要求的發(fā)泡倍率等因素來進行。一般，載體孔的大小要與發(fā)泡劑的分子大小基本匹配，而兩者結合力的大小是與它們之間的極性和尺寸匹配情況等因素有關，這也決定著發(fā)泡劑的釋放量與溫度的關系。吸附量的大小與載體的孔隙率有關。這里還有一個發(fā)泡劑的選擇問題。本發(fā)明對發(fā)泡劑沒有特別的限制?？墒褂脷怏w發(fā)泡劑，如氮氣、二氧化碳，無機發(fā)泡劑，如水，有機發(fā)泡劑，如烴類的丙烷、丁烷、戊烷等及烯烴，醇類甲醇、乙醇等，酮類丙酮、丁酮等，及含氯氟的有機物等。有時也可與化學發(fā)泡劑同時使用，這時載體可起到調節(jié)作用。
先將載體制成顆粒大小為40目至1000目的粉末，經(jīng)處理使載體具有吸附性能，如分子篩經(jīng)燒制，這樣的材料直接使用(即與聚合物混合)或吸附上發(fā)泡劑后(為載體發(fā)泡劑)，甚至經(jīng)過表面處理后再使用。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑在聚合物中的一種應用是，將上述步驟②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
本發(fā)明提供的載體發(fā)泡劑在聚合物中的另一種應用是，將上述步驟①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
上述聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯及各種橡膠或彈性體。
上述物理發(fā)泡劑可選擇無機、有機、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
上述載體粉末或載體發(fā)泡劑與聚合物的比例范圍為0.1％至10％。
將載體或載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合(根據(jù)載體的發(fā)泡劑吸附量來確定混合比例，一般為0.1％至10％)。如果使用的是載體，這時可進行發(fā)泡劑的吸附；如果已吸附發(fā)泡劑，此時可進行發(fā)泡劑的補充，以彌補混合過程中發(fā)泡劑的損失。然后經(jīng)過過剩發(fā)泡劑(未被載體所吸附的部分)的回收，這樣發(fā)泡材料的制備就完成了。
這一材料這時可以進行運輸或放置，在較長時間內(可放置時間的長短與載體對發(fā)泡劑吸附的作用強弱有關)不會影響材料的發(fā)泡性能。
本發(fā)明所制備的材料，可用于傳統(tǒng)的發(fā)泡和成型方法。如可在預發(fā)機中預發(fā)泡，然后在成型模具中成型，也可以在模具中直接成型。
傳統(tǒng)的聚丙烯(PP)發(fā)泡產品，是將已經(jīng)(物理發(fā)泡劑)發(fā)泡的PP顆粒放置模具中成型制成的。而發(fā)泡的PP是由樹脂生產廠商來制造的，PP的發(fā)泡不能由成型者來完成，其原因是PP中不能將物理發(fā)泡劑保持在其中很長時間，化學發(fā)泡劑又不能滿足要求。結果就造成了發(fā)泡PP產品的高成本，而高成本中很大一部分是發(fā)泡PP原料的運輸費。而使用本發(fā)明后，就可以將發(fā)泡操作這一部分工作交由制品制造者進行，將會大大降低產品成本和價格。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用具有吸附作用的材料如分子篩、多孔材料等，將發(fā)泡劑吸附，在聚合物發(fā)泡過程中使用。這樣就結合了化學和物理發(fā)泡劑各自的特點，成本不高，且在制備成發(fā)泡材料之后，在進行發(fā)泡操作之前可放置相當長的時間。


圖1是本發(fā)明所述的5A和10X分子篩粉末吸附發(fā)泡劑在不同溫度下的釋放量圖表。
具體實施例方式
例1.
選用5A和10X兩種型號的分子篩，將分子篩粉碎研磨，過篩，留下可通過60目分樣篩而不能通過80目篩的部分使用。將此粉末放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時，隨爐冷卻至室溫，將此樣品取出稱重(W0)后，分別放出水、丙酮、戊烷、丁烷及二氧化碳中進行吸附至飽和，從液體中取出后，在40℃烘箱中加熱一小時，得載體發(fā)泡劑，稱重(W1)，之后再分別放入設置溫度為50、100、150和200℃的烘箱中加熱，10分鐘后取出稱重(W2)。
載體發(fā)泡劑的發(fā)氣量Q(1/g發(fā)泡劑)用下式計算Q＝22.4(W1-W2)/(W0×Mb)式中Mb為發(fā)泡劑分子的相對分子質量。
部分實驗結果如圖1所示。
例2.
選用5A分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3重量份立即97份PP熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品A)待用。
將樣品A放水中浸泡7天，取出后放入40℃烘箱中烘干，得樣品B，將樣品B投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品B在空氣中放置七天后，再進行發(fā)泡。分別將結果記入表1中。
表1.樣品B的發(fā)泡結果(發(fā)泡劑水；發(fā)泡溫度160℃)

對比例將未經(jīng)灼燒的載體粉末直接與PP熔融混合，然后進行發(fā)泡實驗。結果，如果混合冷卻后直接放入160℃硅油浴中進行發(fā)泡，則不能發(fā)泡，但如果在空氣中放置一段時間(約一周后)，發(fā)泡效果與例2類似。
例3.
將樣品A放戊烷中浸泡7天，取出后得樣品C，將樣品C投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品C在空氣中放置七天后，再進行發(fā)泡。分別將結果記入表2中。
表2.樣品C的發(fā)泡結果(發(fā)泡劑戊烷；發(fā)泡溫度160℃)

例4.
選用10X分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3(重量)份立即與97份PP的共聚物(丙烯與少量乙烯的共聚物)熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品D)待用。
將樣品D放戊烷中浸泡7天，取出后得樣品E，將樣品E投入160℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品E在空氣中放置七天后，再進行發(fā)泡。分別將結果記入表3中。
表3.樣品E的發(fā)泡結果(發(fā)泡劑戊烷；發(fā)泡溫度160℃)

例5.
選用5A分子篩，粉碎后用分樣篩篩分，取60目至80之間的部分，放入馬弗爐中500～600℃灼燒3小時，隨爐冷卻至約50℃，取出后取3(重量)份立即與97份PE熔融混合，冷卻后，切成約3mm的顆粒(樣品F)待用。
將樣品F放丁烷中浸泡7天，取出后得樣品G，將樣品G投入140℃硅油浴中發(fā)泡，另將樣品G在空氣中放置七天后，再進行發(fā)泡。分別將結果記入表3中。
表4.樣品G的發(fā)泡結果(發(fā)泡劑丁烷；發(fā)泡溫度140℃)

權利要求
1.一種載體發(fā)泡劑的制備方法，其步驟如下①選用與發(fā)泡劑相適應的分子篩粉末或多孔物質粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末；②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中所選用的分子篩粉末或多孔物質粉末的顆粒度為40目至1000目。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中粉末灼燒時間為1至5小時。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟①中粉末的灼燒溫度為200至600℃。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于上述方法步驟②中物理發(fā)泡劑可選擇無機、有機、氣體、液體或固體發(fā)泡劑。
6.一種權利要求1所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中的應用，其特征在于將上述步驟②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
7.一種權利要求1所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中的應用，其特征在于將上述步驟①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中應用，其特征在于上述聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯及各種橡膠或彈性體。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的載體發(fā)泡劑在聚合物中應用，其特征在于上述載體粉末或載體發(fā)泡劑與聚合物的比例范圍為0.1％至10％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種載體發(fā)泡劑的制備方法及在聚合物中的應用，該制備方法是①選用與發(fā)泡劑相適應的分子篩粉末或多孔物質粉末為發(fā)泡劑載體，將此粉末灼燒后隨爐冷卻得載體粉末，②將上述載體粉末放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到載體發(fā)泡劑；載體發(fā)泡劑在聚合物中的一種應用是，將上述②中的載體發(fā)泡劑與聚合物按一定比例混合得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物；另一種應用是，將上述①所得載體粉末與聚合物按一定比例混合，然后放入物理發(fā)泡劑中吸附至飽和，得到可發(fā)性聚合物，加熱發(fā)泡可生成發(fā)泡聚合物；本發(fā)明結合了化學和物理發(fā)泡劑各自的特點，成本不高，且在制備成發(fā)泡材料之后，在進行發(fā)泡操作之前可放置相當長的時間。
文檔編號C08L23/06GK101033308SQ200610124360
公開日2007年9月12日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權日2006年12月22日
發(fā)明者張興華, 李垚 申請人:廣東工業(yè)大學