專利名稱：生產(chǎn)發(fā)泡pvc的改進(jìn)方法與由其獲得的基于發(fā)泡pvc的塑料材料的制作方法
生產(chǎn)發(fā)泡PVC的改進(jìn)方法與由其獲得的基于發(fā)泡PVC的塑料材料
本發(fā)明涉及制造發(fā)泡PVC的改進(jìn)方法，尤其是由聚酰胺、聚酰亞胺、聚氯乙烯、多異氰和聚脲組成的IPN(互穿網(wǎng)絡(luò))聚合物泡沫體。
本發(fā)明還延伸至基于通過該方法獲得的發(fā)泡PVC的塑料材料。
本發(fā)明的領(lǐng)域是用于制備發(fā)泡PVC的方法，該方法包括加熱在蓋子封閉的恒定體積模具中的起始混合物，以及隨后使所獲得的胚料膨脹。
特別是在由聚酰胺_聚酰亞胺-聚氯乙烯-多異氰和聚脲組成的IPN聚合物泡沫體的制造中(參見 D. Klempner, L. H. Sperling, L. A. Utracki 在 “Interpenetrating Polymer Networks”，vol239 ；American Chemical Society ；Ed. 1994 中對(duì) IPN概念的描述)，聚合、表面活性劑、化學(xué)發(fā)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(chǎn)生吹泡氣體，聚合物凝膠并發(fā)生期望的交聯(lián)反應(yīng)，氣體進(jìn)入由此獲得的交聯(lián)IPN分子內(nèi)。該方法的這部分具體來說發(fā)生在封閉的模具內(nèi)并處于恒定反應(yīng)體積，通過氣體的形成和熱膨脹在模具內(nèi)產(chǎn)生壓力。
然而，此處所述的已知技術(shù)存在弊端由于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(zhì)往往會(huì)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(zhì)往往會(huì)膨脹，從模具上蓋子的封閉區(qū)域泄漏。結(jié)果，在采用此種成型技術(shù)的傳統(tǒng)制造方法中，會(huì)形成大量廢料，導(dǎo)致總體生產(chǎn)成本不期望地增加，而且還帶來與機(jī)械和環(huán)境沖擊相關(guān)的維護(hù)問題。
除這些缺陷之外，還存在成品的微孔結(jié)構(gòu)劣化，尤其是與模具中塑料材料的滲漏相關(guān)。
制造發(fā)泡PVC的現(xiàn)有方法的另一缺點(diǎn)在于使用的大量化學(xué)發(fā)泡劑，這除了對(duì)環(huán)境有危害，而且還由于這些產(chǎn)品的制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存復(fù)雜性而昂貴。
出版物EP 2039496 Al披露了制造橡膠的方法，其使用微球，它適于在硫化模具中起始混合物體積增加的作用下被破碎。根據(jù)該與發(fā)泡塑料材料無關(guān)的已知技術(shù)，模制的產(chǎn)品將微球以它們最終的并且必然是破碎的或坍塌的狀態(tài)摻入，這也是基于橡膠的最終產(chǎn)品的狀態(tài)。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種制造發(fā)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(chǎn)物的損失，還甚至可以以比已知技術(shù)中用量少得多的化學(xué)發(fā)泡劑量來獲得具有期望密度值的發(fā)泡PVC。
本發(fā)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(chǎn)對(duì)環(huán)境的沖擊都最小化。
本發(fā)明的目的還在于，通過避免與模具封閉區(qū)域相關(guān)的塑料材料微孔結(jié)構(gòu)的強(qiáng)劣化，提聞最終廣品的質(zhì)量。
這些和其它目的分別通過權(quán)利要求1、7、8的方法、聚合物混合物和發(fā)泡塑料材料得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)實(shí)施方式在其余權(quán)利要求中表示。
相較生產(chǎn)發(fā)泡塑料材料的已知技術(shù)，本發(fā)明的方法不僅避免了在成型期間熔融產(chǎn)品的損失，而且還使獲得的發(fā)泡PVC具有期望的密度值，但使用的化學(xué)發(fā)泡劑量比此類現(xiàn)有方法中使用的那些低得多。
尤其是，由于本發(fā)明方法中使用的化學(xué)發(fā)泡劑量顯著減少，本發(fā)明的方法不但減少了該類產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的破壞，亦降低了發(fā)泡塑料材料的生產(chǎn)成本，因?yàn)榛瘜W(xué)發(fā)泡劑的生產(chǎn)、 運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本對(duì)發(fā)泡塑料材料有顯著影響。
本發(fā)明的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在所獲得的塑料材料的質(zhì)量改進(jìn)，這是基本上沒有微孔結(jié)構(gòu)的劣化，以及通過封閉模具而形成。
本發(fā)明的方法還提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)由于在壓縮的聚合物物質(zhì)中微粒的暫時(shí)收縮引起的體積補(bǔ)償，該方法可在比用于模具的一般值低的壓力下進(jìn)行，隨之而來的優(yōu)點(diǎn)也有該方法的操作條件相關(guān)。
此外，由于基本上沒有從模具損失塑料材料，廢產(chǎn)品的回收處理成本降低，并且廢產(chǎn)品對(duì)環(huán)境影響大大減少。
這些和其它目的、優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)由本發(fā)明的方法和發(fā)泡塑料材料優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述得到證明，所述實(shí)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(jié)構(gòu)；
-圖2展示了根據(jù)已知技術(shù)的發(fā)泡塑料材料在封閉模具中的加工實(shí)例的示意-圖3展示了發(fā)明方法中所使用的可壓縮材料的微粒的實(shí)例的詳細(xì)情況；
-圖4展示了本發(fā)明方法的示意圖。
如上圖I所示，本發(fā)明方法制造的聚合物IPN泡沫體通過使PVC的直鏈C穿入聚酰胺、聚酰亞胺、多異氰酸酯與聚脲的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)R而獲得。
根據(jù)圖2所示的已知技術(shù)的方法，將起始聚合混合物的物質(zhì)13a (PVC樹脂、酸酐、 異氰酸酯、化學(xué)發(fā)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(dāng)被加熱板14、15加熱并由于板12對(duì)過程反應(yīng)引起的膨脹(尤其是由發(fā)泡氣體的微孔20的形成引起)施加的反向作用而壓縮時(shí)，混合物趨于強(qiáng)烈膨脹，直至克服模具10本體上的蓋子11的封閉作用。結(jié)果，模制產(chǎn)品的形成物質(zhì)13b的聚合材料的一部分趨于隨著模具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(chǎn)品13c具有由發(fā)泡氣體獨(dú)有的微孔20限定的密度，因此發(fā)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(jù)本發(fā)明，為避免聚合物混合物從模具10的所述損失，并顯著降低用于在發(fā)泡聚合物中產(chǎn)出上述氣體微孔20的化學(xué)發(fā)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(shí)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(nèi)限定了填充有氣體18 (優(yōu)選異戊烷)的空腔19，所述可彈性形變材料優(yōu)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(yōu)點(diǎn)，從而使它們?cè)谄鹗季酆匣旌衔锏臒崮Ｖ七^程完成時(shí)恢復(fù)到它們的初始構(gòu)造。這樣一來，微粒16 以它們的膨脹或最高的體積構(gòu)型，在發(fā)泡塑料材料中，幫助提高最終制成品的密度與機(jī)械特性。
由于外殼17的彈性形變性質(zhì)，以及空腔19內(nèi)收集的氣體18的內(nèi)在壓縮性，上述微粒16可在外部壓力作用下暫時(shí)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(shí)，通過在濕度下加熱模制的IPN物質(zhì)，恢復(fù)到它們的初始構(gòu)型A(圖3)。 尤其是，上述微粒16為優(yōu)選具有35-55 u m直徑的微球的形式，對(duì)于本發(fā)明的應(yīng)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(zhì)13與可壓縮微粒一同以它們較 大體積的初始構(gòu)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(zhì)中。從這樣的初始構(gòu)型開始，然后對(duì)注入模具10中的處于通過封閉蓋子11而具有恒 定體積的環(huán)境中的物質(zhì)13加熱，由此通過化學(xué)發(fā)泡劑分解，并還通過IPN聚合物的凝膠化 和交聯(lián)反應(yīng)而獲得氣體微孔20。與具有恒定體積的模具10上的蓋子11的封閉作用反向的由此發(fā)生在物質(zhì)13上 的膨脹導(dǎo)致壓力升高，這導(dǎo)致分散在圖4的初始物質(zhì)13內(nèi)分散的上述微粒16暫時(shí)收縮。由于與具有恒定體積的模具10中收集的聚合物質(zhì)量13中壓力提高的響應(yīng)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(gòu)型16A轉(zhuǎn)化為體積減少的構(gòu)型16B， 后者被稱為從模具10提取的聚合物物質(zhì)13b (也稱為“胚料13b”)。此時(shí)在濕度環(huán)境(在爐21內(nèi)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(fù)微粒16的初始體積A，以及由于發(fā)泡氣體微孔20形成的化學(xué)膨脹，獲得 具有期望密度的IPN聚合物的物質(zhì)13c。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的用于制造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(jì))
PYC35-60%
酸酐1-20%
異氰酸酯 20-50%
化學(xué)發(fā)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(shù)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(fā)泡劑處理(圖2的已知技術(shù))，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(fā)泡劑處理(本發(fā)明的方法，圖4)。在兩種情況下都獲得了密度為 45kg/m3的發(fā)泡IPN聚合物材料13c。但本發(fā)明的方法使具有期望密度水平的獲得的發(fā)泡材料(圖4的13c)，其中化學(xué)發(fā)泡劑的用量?jī)H是現(xiàn)有方法(圖2的發(fā)泡產(chǎn)品13c)所使用的一半，但是保持了最終成品機(jī)械性能不變，并且其在制得產(chǎn)品物質(zhì)內(nèi)的分布更加均勻。6·
權(quán)利要求
1.制造發(fā)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(zhì)(13)的類型，特征在于，該方法包括(a)控制所述物質(zhì)(13)的膨脹，所述膨脹是由于在具有由所述封閉模具(10)限定的恒定體積的環(huán)境中熱模制過程造成的，所述控制通過在所述聚合物混合物物質(zhì)(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于在由該物質(zhì)(13)中的發(fā)泡氣體的微孔(20)的形成和膨脹所產(chǎn)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)使模制的膨脹材料的物質(zhì)中含有的所述微粒(16)從它們的構(gòu)型(B)膨脹到體積較大的初始構(gòu)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(zhì)(13c)中同時(shí)存在的發(fā)泡氣體的微孔(20)和具有它們較大體積的構(gòu)型(A)的所述微粒(16)確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，特征在于，所述膨脹階段(b)在潮濕條件下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，特征在于，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(nèi)限定含有氣體(18)的空腔(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，特征在于，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(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，特征在于，所述微球的直徑為10-110μπι。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，特征在于，所述聚合物混合物是用于制造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(fā)泡劑表面活性劑催化劑存在O. 05-0. 5%的微球(16)。
7.用于在封閉和加熱的模具中制造發(fā)泡PVC的起始聚合物混合物，特征在于，其包含在根據(jù)前述權(quán)利要求1-6 —項(xiàng)或多項(xiàng)的方法中使用的可壓縮材料的微球(16)。
8.基于PVC的發(fā)泡塑料材料，特征在于，其通過根據(jù)前述權(quán)利要求1-6—項(xiàng)或多項(xiàng)的方法以及權(quán)利要求7的聚合混合物獲得。
9.發(fā)泡PVC制成的產(chǎn)品，特征在于，其使用權(quán)利要求8的塑料材料生產(chǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的產(chǎn)品，特征在于，其中所述發(fā)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于它們較大體積的狀態(tài)(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(zhì)(13)的類型的制造發(fā)泡PVC的方法，所述方法包括(a)控制由于在具有由所述封閉模具(10)限定的恒定體積的環(huán)境中熱模制過程造成的所述物質(zhì)(13)的膨脹，所述控制通過在所述在聚合物混合物物質(zhì)(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于在通過該物質(zhì)(13)中的發(fā)泡氣體微孔(20)的形成和膨脹所產(chǎn)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)使模制的膨脹材料中含有的所述微粒(16)從它們的構(gòu)型B膨脹到體積較大的初始構(gòu)型(A)，由此獲得的所述膨脹的材料的密度上述所得發(fā)泡性材料的密度由所述膨脹的材料的物質(zhì)(13c)同時(shí)存在的發(fā)泡氣體微孔(20)和具有它們較大體積的構(gòu)型(A)的所述微粒(16)確定。相較制造發(fā)泡塑料材料的已知技術(shù)，本發(fā)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(fā)泡PVC具有期望的密度值，但只使用比此類現(xiàn)有方法中使用的量少得多的化學(xué)發(fā)泡劑。
文檔編號(hào)B29C70/66GK102939329SQ201180028721
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者L·勞里, E-L·M·彼得森, R·布雷山, S·M·哈米德 申請(qǐng)人:迪亞布國(guó)際股份公司