塑料多孔材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種塑料多孔材料及其制備方法。一種塑料多孔材料包括熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑，以總重量計(jì)，其中該熱塑性樹脂的含量為65％～98％，該發(fā)泡劑的含量為0.05％～20％，該助發(fā)泡劑的含量為0.01％～2％，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為0.1％～30％，該其他助劑的含量為0～23％。本發(fā)明還提供一種塑料多孔材料的制備方法。上述塑料多孔材料及其制備方法具有成型工藝簡單、無有機(jī)溶劑污染、便于自動(dòng)化高效生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】塑料多孔材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料材料及其制備方法，尤其是一種塑料多孔材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制造多孔膜的方法按照成膜方式主要可分為涂覆法和擠出法。其中，涂覆法是指將高分子材料和致孔劑一起溶于溶劑形成均質(zhì)的鑄膜液，后將鑄膜液涂膜，在空氣中靜置片刻后，將膜浸入溶劑或水中，充分水洗或用溶劑浸洗，最后干燥得到多孔膜。擠出法主要分干法工藝和濕法工藝。干法工藝是將熔融擠出的聚烯烴薄膜直接在熔點(diǎn)以下進(jìn)行高溫退火處理，以促進(jìn)晶體生長和/或增加晶體的尺寸和數(shù)量，得到規(guī)則排列的晶體，再進(jìn)行拉伸得到多孔膜。濕法工藝是將高分子與低分子物質(zhì)或無機(jī)物混合后，在高溫下擠出壓延或吹塑成薄膜，通過使用易揮發(fā)溶劑(例如二氯甲烷和三氯乙烯)或其他助劑，將低分子物質(zhì)或無機(jī)物從薄膜中萃取或剔除出來，從而留下了亞微米尺寸的微孔，得到多孔膜。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中制造多孔膜的方法如下所述。
[0004]日本專利特開2003-103624號公報(bào)公開了用超高分子量聚乙烯和溶劑進(jìn)行混煉制片，后經(jīng)拉伸處理后，并用溶劑萃取得到多孔膜。
[0005]日本專利第3852492號公報(bào)公開了用聚乙烯和聚丙烯的疊層膜在變化溫度條件下分兩個(gè)階段進(jìn)行單向拉伸得到多孔復(fù)合膜。
[0006]日本專利第1953202好公報(bào)公開了在聚丙烯中添加填料和β晶成核劑后制成片，在特定條件下拉伸得到多孔膜。
[0007]日本專利第2509030號專利公開了對β晶含量高的聚丙烯進(jìn)行雙向拉伸得到多孔膜。
[0008]專利CN201210462833.0公開了采用擠出流涎-拉伸法制備聚偏氟乙烯多孔膜，先將擠出流涎熔體拉伸，熱處理后將熔體拉伸膜冷拉和熱拉后形成多孔結(jié)構(gòu)。
[0009]CN201210499491.X公開了將含有親水性基團(tuán)或雙鍵的聚合單體和聚偏氟乙烯的混合物，溶解在有機(jī)溶劑中，通過流涎法將所述鑄膜溶液流涎成薄膜，得到鑄膜溶液納米孔徑多孔膜，單體發(fā)生聚合反應(yīng)生成低分子聚合物，并使所述薄膜內(nèi)的有機(jī)溶劑揮發(fā)除凈，后置于水溶液中浸潰，除凈所述低分子聚合物后即得到所述納米孔徑多孔膜。
[0010]CN201210189250.5公開了采用對多層共擠的多層膜進(jìn)行拉伸的方法得到多層多孔膜?？刂票∧び泻芎玫木嗯挪迹M(jìn)而獲得透氣度較高的多層多孔膜。
[0011]CN201210350071.5公開了一種有機(jī)-無機(jī)雜化離子膜的制備方法，是將聚合物制成涂膜液，涂膜后浸入沉淀劑中相轉(zhuǎn)化成膜，再進(jìn)行干燥得到多孔膜；將含有不飽和鍵的小分子硅烷與有機(jī)單體進(jìn)行共聚，生成多硅共聚物；將多硅共聚物填充到多孔膜中，得到雜化離子膜。
[0012]CN201310004633.5公開了采用將含有聚芳砜酰胺、添加劑、致孔劑和溶劑的溶液
采用相轉(zhuǎn)化法制備聚芳砜酰胺基多孔膜。[0013]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，涂覆法和濕法都有溶劑萃取和溶解去除致孔劑的問題，存在溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的污染的問題，且存在工序繁多，工藝復(fù)雜，調(diào)節(jié)孔洞尺寸和形狀較困難的問題。而干法制備多孔膜也存在調(diào)節(jié)晶體排列和尺寸、多次拉伸等成型過程復(fù)雜的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]鑒于上述狀況，有必要提供一種無需溶劑且較容易成型的塑料多孔材料及其制備方法。
[0015]一種塑料多孔材料，包括熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑，以總重量計(jì)，其中該熱塑性樹脂的含量為65%~98%，該發(fā)泡劑的含量為0.05%~20%，該助發(fā)泡劑的含量為0.01%~2 %，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為0.1 %~30%，該其他助劑的含量為O~23%。
[0016]該熱塑性樹脂為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺或ABS之一或其組合物；該發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑；該助發(fā)泡劑為鉛、鋅、鎘的化合物、有機(jī)酸或尿素之一或其組合物；該熔體強(qiáng)度改性劑為交聯(lián)劑或共混改性劑；該其他助劑為阻燃劑、色母或色粉、抗靜電劑或抗菌劑。
[0017]該物理發(fā)泡劑為氮?dú)狻⒍趸?、氬氣或異戊烷、丁烷之一或其組合物；該化學(xué)發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、亞硝酸鈉、硼氫化鈉、二亞硝基五次甲基四胺、4，4’ -氧代雙苯磺肼(0BSH)、苯磺肼(BSH)、對甲苯磺酰肼(TSH)之一或其組合物。
[0018]該交聯(lián)劑為過氧化物交聯(lián)劑、帶有烯類雙鍵的三官能團(tuán)的有機(jī)硅烷交聯(lián)劑或疊氮化物交聯(lián)劑；該共混改性劑為聚辛烯乙烯共聚物(Ρ0Ε)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、三元乙丙橡膠(EPDM)之一或其組合物。
[0019]該塑料多孔材料還包括泡孔成核劑，該泡孔成核劑的含量為0.2~3%，該泡孔成核劑為200目~1200目或更細(xì)的碳酸鈣、滑石粉、白炭黑之一或其組合物。
[0020]該熱塑性樹脂的含量為72%~94%，該發(fā)泡劑的含量為0.5%~20%，該助發(fā)泡劑的含量為0.1~1.8%，該泡孔成核劑的含量為0.2~1.5%，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為5~22%，該其他助劑的含量為0.2~22.2%。
[0021]一種塑料多孔材料的制備方法，其包括以下步驟:混合熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑以形成混合物，以總重量計(jì)，其中該熱塑性樹脂的含量為65 %~98 %，該發(fā)泡劑的含量為0.05 %~20 %，該助發(fā)泡劑的含量為0.0I %~2 %，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為0.1%~30%，該其他助劑的含量為O~23%;該混合物擠出；以及將該混合物壓延成型。
[0022]該混合物擠出時(shí)，是采用螺桿擠出，該螺桿的轉(zhuǎn)速范圍為每分鐘10~100轉(zhuǎn)；且該混合物擠出速度與該混合物輥筒速度比為1.2~4.2。
[0023]將該混合物壓延成型時(shí)，是采用壓延輥?zhàn)訅貉?，該壓延輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速范圍為每分鐘20~100轉(zhuǎn)。
[0024]該混合物擠出時(shí)的溫度 范圍為110~290°C。
[0025]上述塑料多孔材料及其制備方法中，在樹脂中添加化學(xué)發(fā)泡劑及其他助劑，通過擠出壓延即可制備不同孔洞的多孔材料，例如孔洞尺寸從0.002~2mm的板、片或膜等材料，因此具有無需溶劑、工藝簡單、便于自動(dòng)化，容易成型的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1 (a)~圖1 (d)本發(fā)明實(shí)施例的多孔板表面孔形態(tài)照片。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明實(shí)施例的塑料多孔材料及其制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例的塑料多孔材料包括熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑。以總重量計(jì)，其中熱塑性樹脂的含量可為65%~98%，發(fā)泡劑的含量可為
0.05%~20%，助發(fā)泡劑的含量可為0.01%~2%，熔體強(qiáng)度改性劑的含量可為0.1%~30%,其他助劑的含量可為O~23%。為使塑料多孔材料更加均勻，上述塑料多孔材料還可包括泡孔成核劑，泡孔成核劑的含量可為0.2~3%。優(yōu)選地，熱塑性樹脂的含量可為72%~94%，發(fā)泡劑的含量可為0.5%~20%，助發(fā)泡劑的含量可為0.1~1.8%，泡孔成核劑的含量可為0.2~1.5%，熔體強(qiáng)度改性劑的含量可為5~22%，其他助劑的含量可為0.2~22.2%。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例的塑料多孔材料可用于多孔板、片或膜。
[0030]其中，熱塑性樹脂可為熔體流動(dòng)速率較低、熔體強(qiáng)度較大且?guī)в兄ф湹臉渲?，例如熔體流動(dòng)速率可為0.3~5g/10min。舉例來說，熱塑性樹脂可為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺或ABS之一或其組合物。
[0031]發(fā)泡劑用于產(chǎn)生初始泡孔，以使得產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)可得到樹脂熔體和發(fā)泡氣體的混合體系。發(fā)泡劑可為物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑。其中，物理發(fā)泡劑可為氮?dú)?、二氧化碳、氬氣或戊烷、丁烷之一或其組合物?；瘜W(xué)發(fā)泡劑可為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、亞硝酸鈉、硼氫化`鈉、二亞硝基五次甲基四胺(俗稱發(fā)泡劑H)、4，4’ -氧代雙苯磺肼(0BSH)、苯磺肼(BSH)、對甲苯磺酰肼(TSH)之一或其組合物。
[0032]助發(fā)泡劑用于調(diào)整發(fā)泡劑的分解溫度以適應(yīng)樹脂的熔融溫度。助發(fā)泡劑可為鉛、鋅、鎘的化合物、有機(jī)酸或尿素之一或其組合物；例如為氧化鋅、硬脂酸鋅、硬脂酸或尿素。
[0033]熔體強(qiáng)度改性劑用于增強(qiáng)樹脂熔融狀態(tài)下承受拉伸的能力，以防止發(fā)泡氣體提前逃逸。熔體強(qiáng)度改性劑可為交聯(lián)劑或共混改性劑或交聯(lián)劑和共混改性劑的混合物。其中，交聯(lián)劑可為過氧化物交聯(lián)劑、帶有烯類雙鍵的三官能團(tuán)的有機(jī)硅烷交聯(lián)劑或疊氮化物交聯(lián)劑;例如為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰、乙烯基三乙氧基硅烷或聚磺酰疊氮化合物。共混改性劑可為聚辛烯乙烯共聚物(Ρ0Ε)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、三元乙丙橡膠(EPDM)之一或其組合物。
[0034]泡孔成核劑用于降低聚合物整體表面張力，提供大量的氣泡成核點(diǎn)，使產(chǎn)品孔洞更加均勻。成核劑的顆粒大小對發(fā)泡成型具有影響，本發(fā)明實(shí)施例的泡孔成核劑優(yōu)選為為200目~1200目或更細(xì)的碳酸鈣、滑石粉、白炭黑之一或其組合物。
[0035]其他助劑可為阻燃劑、色母或色粉、抗靜電劑或抗菌劑。通過添加色粉、抗靜電劑、抗菌劑或阻燃劑等還可調(diào)節(jié)上述塑料多孔材料的色彩、抗靜電性、抗霉變性或阻燃性等。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述塑料多孔材料的制備方法，其首先是混合熱塑性樹月旨、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑、泡孔成核劑和其他助劑以形成混合物。[0037]然后，將混合物擠出。為使塑料多孔材料具有較好的性能，混合物擠出速度與該混合物輥筒速度比可為1.2~4.2，優(yōu)選為2.2~3.9。例如，當(dāng)混合物是采用螺桿擠出時(shí)，該螺桿的轉(zhuǎn)速范圍可為每分鐘10~100轉(zhuǎn)。混合物擠出時(shí)的溫度范圍可為110~290°C ;例如以LDPE為熱塑性樹脂時(shí)，擠出的溫度可為110~160°C，以PP為熱塑性樹脂時(shí)，擠出的溫度可為160~2400C ο
[0038]接著，將混合物壓延成型。為使塑料多孔材料具有較好的性能,將該混合物壓延成型時(shí)，是采用壓延輥?zhàn)訅貉?，該壓延輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速范圍可為每分鐘20~100轉(zhuǎn)。
[0039]上述塑料多孔材料及其制備方法中，在樹脂中添加化學(xué)發(fā)泡劑及其他助劑，通過擠出壓延即可制備不同孔洞的多孔材料，例如孔洞尺寸從0.002~2mm的板、片或膜等材料，無需溶劑、工藝簡單、便于自動(dòng)化，容易成型。因此，上述塑料多孔材料及其制備方法具有無任何溶劑污染的優(yōu)點(diǎn)，具有容易調(diào)節(jié)孔洞形狀、尺寸以及板、片或膜的軟硬度的優(yōu)點(diǎn)，成型加工方便、高效、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，以及容易實(shí)現(xiàn)美觀及多功能性的裝飾效果和要求(例如不同顏色、阻燃、抗靜電、抗菌性、有熒光效果等要求)。
[0040]為進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例的塑料多孔材料具有較佳的性能，以下將以具體實(shí)施例來再做說明。
[0041]實(shí)施例
[0042]以低密度聚乙烯(LDPE)或聚苯乙烯(PP)為熱塑性樹脂，以偶氮二甲酰胺(AC)或碳酸氫鈣(NaHC03)為發(fā)泡劑，以硬脂酸鋅(ZnO和Zn (St) 2)組合物作為助發(fā)泡劑，以聚辛烯乙烯共聚物(POE)或過氧化二異丙苯(DCP)作為熔體強(qiáng)度改性劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，另外還以白炭黑為泡孔成核劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。
[0043]表1實(shí)驗(yàn)配方及所得多孔板的孔形態(tài)及強(qiáng)度
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種塑料多孔材料，包括熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑，以總重量計(jì)，其中該熱塑性樹脂的含量為65%~98%，該發(fā)泡劑的含量為0.05%~20%，該助發(fā)泡劑的含量為0.01%~2%，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為0.1 %~30%，該其他助劑的含量為O~23%。
2.如權(quán)利要求1所述的塑料多孔材料，其特征在于:該熱塑性樹脂為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺或ABS之一或其組合物；該發(fā)泡劑為物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑；該助發(fā)泡劑為鉛、鋅、鎘的化合物、有機(jī)酸或尿素之一或其組合物；該熔體強(qiáng)度改性劑為交聯(lián)劑或共混改性劑；該其他助劑為阻燃劑、色母或色粉、抗靜電劑或抗菌劑。
3.如權(quán)利要求2所述的塑料多孔材料，其特征在于:該物理發(fā)泡劑為氮?dú)狻⒍趸?、氬氣或異戊烷、丁烷之一或其組合物；該化學(xué)發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、亞硝酸鈉、硼氫化鈉、二亞硝基五次甲基四胺、4，4’-氧代雙苯磺肼(OBSH)、苯磺肼(BSH)、對甲苯磺酰肼(TSH)之一或其組合物。
4.如權(quán)利要求2所述的塑料多孔材料，其特征在于:該交聯(lián)劑為過氧化物交聯(lián)劑、帶有烯類雙鍵的三官能團(tuán)的有機(jī)硅烷交聯(lián)劑或疊氮化物交聯(lián)劑；該共混改性劑為聚辛烯乙烯共聚物(POE)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、三元乙丙橡膠(EPDM)之一或其組合物。
5.如權(quán)利要求1所述的塑料多孔材料，其特征在于:該塑料多孔材料還包括泡孔成核劑，該泡孔成核劑的含量為0.2~3%，該泡孔成核劑為200目~1200目或更細(xì)的碳酸鈣、滑石粉、白炭黑之一或其組合物。
6.如權(quán)利要求5所述的塑料多孔材料，其特征在于:該熱塑性樹脂的含量為72%~94%，該發(fā)泡劑的含量為0.5%~20%，該助發(fā)泡劑的含量為0.1~1.8%，該泡孔成核劑的含量為0.2~1.5%，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為5~22%，該其他助劑的含量為0.2~22.2%。
7.—種塑料多孔材料的制備方法，其包括以下步驟:混合熱塑性樹脂、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、熔體強(qiáng)度改性劑和其他助劑以形成混合物，以總重量計(jì)，其中該熱塑性樹脂的含量為65 %~98 %，該發(fā)泡劑的含量為0.05 %~20 %，該助發(fā)泡劑的含量為0.0I %~2 %，該熔體強(qiáng)度改性劑的含量為0.1%~30%，該其他助劑的含量為O~23% ; 該混合物擠出；以及 將該混合物壓延成型。
8.如權(quán)利要求7所述的塑料多孔材料的制備方法，其特征在于:該混合物擠出時(shí)，是采用螺桿擠出，該螺桿的轉(zhuǎn)速范圍為每分鐘10~100轉(zhuǎn)；且該混合物擠出速度與該混合物輥筒速度比為1.2~4.2。
9.如權(quán)利要求7所述的塑料多孔材料的制備方法，其特征在于:將該混合物壓延成型時(shí)，是采用壓延輥?zhàn)訅貉?，該壓延輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速范圍為每分鐘20~100轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求7所述的塑料多孔材料的制備方法，其特征在于:該混合物擠出時(shí)的溫度范圍為Iio~290°C。
【文檔編號】B29C47/92GK103554658SQ201310489393
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】徐志娟 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院