一种清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法与流程

本发明涉及材料成型技术领域，特别涉及聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法。

背景技术：

聚合物泡沫材料具有质轻、隔热、隔音、缓冲、减震等功能，广泛应用于交通、建筑、包装、日常用品、运动器械等领域。高性能的泡沫材料还可用于军事、航空航天等尖端领域。目前常用的泡沫材料有聚苯乙烯泡沫(eps)，聚氨酯泡沫(epu)及聚乙烯泡沫(epe)等。这些传统的泡沫材料在耐热性、耐化学药品性、耐候性及阻燃性等方面存在诸多不足，无法满足航空航天、微电子和半导体工业、石油化学工业、制药业对泡沫材料耐化学药品性、阻燃性等方面的要求。

含氟聚合物具有优异的耐热性、耐化学药品性、耐候性、阻燃性等特性。属于非污染性原材料。这些特性主要与含氟聚合物结构中的氟原子极化率低，电负性强，范德华半径小，氟碳键能高等因素有关。由于含氟聚合物的优异特性，其被广泛应用于国防军工、航空航天、电子电器、机械、化工、纺织、医学等众多行业和领域。聚偏氟乙烯树脂(pvdf)是20世纪70年代发展起来的具有优良综合性能的新材料，年增长速率10％以上，产量约占全部含氟塑料总量的14％左右，是年产量仅次于聚四氟乙烯(ptfe)的第二大含氟树脂。pvdf是由偏氟乙烯单体通过均聚或共聚而成的含氟树脂，兼有含氟树脂和普通树脂的长处。以pvdf为基体的泡沫材料，兼具了pvdf和泡沫材料的优良性能，可用于许多传统泡沫材料无法满足使用条件的领域。

目前市场上应用的pvdf泡沫片材多采用偶氮二甲酰胺等化学发泡剂制备，化学发泡剂在受热分解时会产生可能导致癌症的物质—氨基脲，这种物质会进入食品，并且在婴儿食品中含量最高。因此欧盟2005年8月2日起已禁止ac发泡剂作为食品包装或与食品接触的塑料材料和产品的销售与进口。2010年底欧盟开始对以ac为发泡剂的发泡制品中甲酰胺的含量进行限值。这一发泡技术限制了pvdf在许多特殊领域的应用。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种超临界氮气发泡聚偏氟乙烯材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法，包括如下步骤：

挤出步骤s1：首先将聚偏氟乙烯添加入双螺杆挤出机中挤出形成聚偏氟乙烯片材；

辐照步骤s2：对聚偏氟乙烯片材进行电子束辐照交联；

气体饱和步骤s3：将上述辐照交联偏氟乙烯片材放入升温后的高压釜中，用高压泵向高压釜中注入超临界氮气，使辐照交联偏氟乙烯片材被超临界氮气完全饱和；

成核步骤s4：将辐照交联偏氟乙烯片材在气体饱和步骤s3的高压釜中泄压，使辐照交联偏氟乙烯片材成核，待高压釜冷却后泄压开釜，取出成核辐照交联偏氟乙烯片材；

发泡步骤s5：待成核辐照交联偏氟乙烯片材冷却到室温后重新放入高压釜进行发泡，发泡后取出即可。

优选地，所述挤出步骤s1中的挤出温度为150-210℃。

优选地，所述辐照步骤s2中的辐照剂量为20-100kgy。

优选地，所述气体饱和步骤s3中，所述高压釜的温度为180-220℃，在将上述辐照交联偏氟乙烯片材放入高压釜后，先用小流量超临界氮气吹洗高压釜1-3min，然后用高压泵向高压釜中注入超临界氮气，使高压釜内的压力达到30-60mpa，并恒温恒压1-3小时。

优选地，所述气体饱和步骤s3中，所述辐照交联偏氟乙烯片材被超临界氮气完全饱的饱和温度150-200℃，饱和压力为30-60mpa。

优选地，所述成核步骤s4中，在高压釜泄压开釜前，高压釜需在恒温恒压1-3小时并冷却至30-70℃后，用快放阀在短时间内迅速泄压至30-60mpa，以使辐照交联偏氟乙烯片材成核，然后将高压釜冷却至30-70℃后泄压开釜。

优选地，所述成核步骤s4中，采用快放阀将高压釜泄压至30-60mpa的时间控制为1秒。

优选地，所述发泡步骤s5中，待成核辐照交联偏氟乙烯片材冷却到室温后重新将其放入高压釜，将高压釜打压到2-5mpa，然后将高压釜温度升至设定温度170-200℃，保温保压10-30min后，用微调阀卸至常压发泡即可。

本发明清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法通过辐照交联的方式聚偏氟乙烯发泡片材进行辐照交联，提高了聚偏氟乙烯的熔体强度，保证发泡过程中泡孔的完整，获得尺寸稳定，表面质量好的规则形状的泡沫；本发明使用超临界氮气作为发泡剂，采用的发泡工艺绿色环保，获得的泡沫片材清洁无味，泡孔均匀细腻，力学性能优良，具有巨大的应用价值。

附图说明

图1为本发明制得的清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的泡孔结构实施例1的sem图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法，包括如下步骤：

挤出步骤s1：首先将聚偏氟乙烯添加入双螺杆挤出机中挤出形成聚偏氟乙烯片材；

辐照步骤s2：对聚偏氟乙烯片材进行电子束辐照交联；

气体饱和步骤s3：将上述辐照交联偏氟乙烯片材放入升温后的高压釜中，用高压泵向高压釜中注入超临界氮气，使辐照交联偏氟乙烯片材被超临界氮气完全饱和；

成核步骤s4：将辐照交联偏氟乙烯片材在气体饱和步骤s3的高压釜中泄压，使辐照交联偏氟乙烯片材成核，待高压釜冷却后泄压开釜，取出成核辐照交联偏氟乙烯片材；

发泡步骤s5：待成核辐照交联偏氟乙烯片材冷却到室温后重新放入高压釜进行发泡，发泡后取出即可。

优选地，所述挤出步骤s1中的挤出温度为150-210℃。

优选地，所述辐照步骤s2中的辐照剂量为20-100kgy。

优选地，所述气体饱和步骤s3中，所述高压釜的温度为180-220℃，该温度范围可以实现快速将超临界氮气渗透入pvdf片材的目的，在将上述辐照交联偏氟乙烯片材放入高压釜后，先用小流量超临界氮气吹洗高压釜1-3min，置换出釜内空气，防止饱和过程中树脂氧化降解，然后用高压泵向高压釜中注入超临界氮气，使高压釜内的压力达到30-60mpa，并恒温恒压1-3小时，高压能够提高超临界氮气的饱和速率，足够的时间能够完全饱和片材。

优选地，所述气体饱和步骤s3中，所述辐照交联偏氟乙烯片材被超临界氮气完全饱的饱和温度150-200℃，饱和压力为30-60mpa。

优选地，所述成核步骤s4中，在高压釜泄压开釜前，高压釜需在恒温恒压1-3小时并冷却至30-70℃后，用快放阀在短时间内迅速泄压至30-60mpa，以使辐照交联偏氟乙烯片材成核，然后将高压釜冷却至30-70℃后泄压开釜。这能防止泄压开釜过程中片材过分膨胀。

优选地，所述成核步骤s4中，采用快放阀将高压釜泄压至30-60mpa的时间控制为1秒，以实现快速成核，提高泡孔密度。

优选地，所述发泡步骤s5中，待成核辐照交联偏氟乙烯片材冷却到室温后重新将其放入高压釜，将高压釜打压到2-5mpa，然后将高压釜温度升至设定温度170-200℃，保温保压10-30min后，用微调阀卸至常压发泡即可。

将表1中实施例1至实施例6采用的制备条件和参数，按照上述清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法分别生产制得清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材。

表1-实施例1至实施例6的制备条件、参数以及性能

从表1中实施例1至实施例6测试的泡沫物理性能来看，各实施例制得的泡沫片材的表面形状良好，形状规则，清洁无味，泡孔均匀细腻，力学性能优良。图1为本发明制得的清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的泡孔结构实施例1的sem图。另外，片材低气味和阻燃性好。

本发明清洁环保型聚偏氟乙烯发泡片材的制备方法通过辐照交联的方式聚偏氟乙烯发泡片材进行辐照交联，提高了聚偏氟乙烯的熔体强度，保证发泡过程中泡孔的完整，获得尺寸稳定，表面质量好的规则形状的泡沫；本发明使用超临界氮气作为发泡剂，采用的发泡工艺绿色环保，获得的泡沫片材清洁无味，泡孔均匀细腻，力学性能优良，具有巨大的应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。