一种低密度高开孔率高抗压PS开孔泡沫材料及其制备方法

本发明涉及一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料及其制备方法，属于聚苯乙烯泡沫。

背景技术：

1、聚苯乙烯(ps)具有较高的强度和优良的发泡性能，同时具备可回收性。目前，ps泡沫已广泛应用于建筑、保温、包装、体育设施、交通运输等领域。然而，关于ps开孔泡沫的研究仍不深入，现有的ps开孔泡沫材料存在的最大问题是压缩强度不够。目前已有研究表明，具有低密度、高开孔率、一定压缩强度(1标准大气压)的开孔泡沫是一种潜在的保温包装材料。因此，开发改性ps，制备同时具有低密度、高开孔率、高压缩强度的ps开孔泡沫材料具有一定的市场价值。

2、但是目前制备ps开孔泡沫材料仍存在以下技术难题尚需克服：

3、1、若通过聚合物共混的方式对ps进行改性，共混物中分散相的相态结构是影响共混材料力学性能的主要因素，相态结构主要取决于共混物相容性，共混物相容性的问题仍需解决。

4、2、ps具有优异的发泡性能与熔体强度，在一般条件下很难制备高开孔率的泡沫材料。

5、3、开孔泡沫材料通常力学性能较差，需引入增强剂改善泡孔结构或基体材料力学性能从而提升泡沫力学性能。引入增强剂后产生的最主要的问题是引入的高性能增强剂，往往会大大提升共混物的粘度，从而使开孔过程变得困难，很难得到均匀的开孔泡沫。同时，也会使材料的制备成本增加。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料及其制备方法。本发明通过pps以共混的方式改性ps，并通过将改性ps材料与物理发泡剂进行等温浸泡后瞬时释放压力，能够制备得到具有低密度、高开孔率、高压缩强度的ps开孔泡沫材料。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的制备方法，其包括以下步骤：

3、(1)将包括聚苯硫醚(pps)与聚苯乙烯(ps)的组合物进行熔融共混，得到改性聚苯乙烯材料；

4、(2)将发泡剂引入所述改性聚苯乙烯材料中，经等温浸泡后瞬时释放压力，得到所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料。

5、在上述的制备方法中，优选地，以聚苯硫醚与聚苯乙烯的总质量为100质量份为基准，所述聚苯硫醚的用量为5～20质量份，更优选为10质量份。

6、在上述的制备方法中，优选地，所述熔融共混的温度为190～260℃，转速为50～100rpm，时间为6～12min。具体地，所述熔融共混可以采用本领域的常规共混设备进行，例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或密炼机(例如转矩流变仪)等。

7、在上述的制备方法中，优选地，所述包括聚苯硫醚与聚苯乙烯的组合物进一步包括：功能性助剂，所述功能性助剂包括抗氧化剂、抗菌剂、着色剂、抗静电剂以及填料等中的一种或几种的组合。本发明在进行熔融共混时，可以根据实际需求添加功能性助剂。本发明不对这些功能性助剂的具体物质进行特殊限制，可以由本领域技术人员进行常规选择。这些功能性助剂的添加量很少，可以由本领域技术人员进行常规调节，例如以聚苯硫醚与聚苯乙烯的总质量为100质量份为基准，所述功能性助剂的总添加量为2质量份以下。

8、在上述的制备方法中，优选地，步骤(1)在所述熔融共混之后进一步包括：成型，经成型后，得到所述的改性聚苯乙烯材料。更优选地，所述成型可以采用热压成型。进一步优选地，所述热压成型的温度为190～260℃，时间为6～12min。具体地，所述热压成型可以采用本领域常规的设备进行，例如热压机，具体可以采用平板硫化仪。本领域技术人员可以理解的是，当熔融共混采用的设备为密炼机(例如转矩流变仪)时，则一般需采用热压成型的步骤，以得到成型的改性聚苯乙烯材料；当熔融共混采用的设备为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，经挤出后，即可得到成型的改性聚苯乙烯材料，一般无需再进一步进行热压成型。

9、在上述的制备方法中，优选地，所述改性聚苯乙烯材料为片状材料。

10、在上述的制备方法中，优选地，所述发泡剂包括氮气、二氧化碳、酒精、丁烷和二甲醚等中的一种或几种的组合。

11、在上述的制备方法中，优选地，所述等温浸泡后瞬时释放压力具体包括：将所述改性聚苯乙烯材料在140～170℃、15～20mpa的条件下，在所述发泡剂中浸泡1～2.5h，之后在1～10s泄压至常温常压，得到所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料。更优选地，将所述改性聚苯乙烯材料在157～159℃(进一步优选158℃)、18～20mpa(进一步优选20mpa)的条件下，在所述发泡剂中浸泡1～2.5h，之后在1～3s泄压至常温常压，得到所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料。

12、本发明第二方面提供了一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其是通过上述的制备方法制备得到的。

13、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的密度为0.028～0.07g/cm3，更优选为0.028～0.045g/cm3。

14、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的开孔率为80.7～96.9％。

15、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的平均泡孔尺寸为9～58μm，更优选为21.44～45.32μm。

16、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的泡孔密度为7×107～26×107个·cm-3，更优选为8×107～12.8×107个·cm-3。

17、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的发泡倍率为15～39倍，更优选为20.4～38.4倍。

18、根据本发明的具体实施方式，优选地，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的压缩强度为0.18～0.28mpa。

19、本发明提供了一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料及其制备方法。本发明采用pps以共混的方式改性ps。而采用其他的聚合物作为共混树脂，则需要加入相容剂(例如环氧类相容剂、酸酐类相容剂或恶唑啉类相容剂等)，以增强共混物相容性。本发明采用pps作为共混树脂，其与ps相容性高，无需进一步引入相容剂，且改善了ps基体的力学强度。本发明随后将改性ps材料与物理发泡剂进行等温浸泡后瞬时释放压力，通过这种特殊的发泡方式结合pps共混改性，进而制备得到了低密度、高开孔率、高压缩强度的ps开孔泡沫材料。

技术特征：

1.一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的制备方法，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以聚苯硫醚与聚苯乙烯的总质量为100质量份为基准，所述聚苯硫醚的用量为5～20质量份。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述熔融共混的温度为190～260℃，转速为50～100rpm，时间为6～12min；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述发泡剂包括氮气、二氧化碳、酒精、丁烷和二甲醚中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述等温浸泡后瞬时释放压力具体包括：将所述改性聚苯乙烯材料在140～170℃、15～20mpa的条件下，在所述发泡剂中浸泡1～2.5h，之后在1～10s泄压至常温常压，得到所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料。

6.一种低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其是通过权利要求1-5中任一项所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的制备方法制备得到的。

7.根据权利要求6所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其中，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的密度为0.028～0.07g/cm3。

8.根据权利要求6所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其中，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的开孔率为80.7～96.9％；

9.根据权利要求6所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其中，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的发泡倍率为15～39倍。

10.根据权利要求6所述的低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料，其中，所述低密度高开孔率高抗压ps开孔泡沫材料的压缩强度为0.18～0.28mpa。

技术总结本发明提供了一种低密度高开孔率高抗压PS开孔泡沫材料及其制备方法。该制备方法包括：将包括聚苯硫醚与聚苯乙烯的组合物进行熔融共混，得到改性聚苯乙烯材料；将发泡剂引入所述改性聚苯乙烯材料中，经等温浸泡后瞬时释放压力，得到PS开孔泡沫材料。本发明的PS开孔泡沫材料是通过该制备方法制得的。本发明通过PPS以共混的方式改性PS，并通过将改性PS材料与物理发泡剂进行等温浸泡后瞬时释放压力，制备得到了低密度、高开孔率、高压缩强度的PS开孔泡沫材料。技术研发人员：陈士宏,王向东,李卓伦,姜帅华受保护的技术使用者：北京工商大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13